IT201800010229A1 - PROCESS OF PARTIAL CATALYTIC OXIDATION WITH LOW CONTACT TIME FOR THE PRODUCTION OF SULFUR AND SYNTHESIS GAS STARTING FROM ACID GASES - Google Patents

PROCESS OF PARTIAL CATALYTIC OXIDATION WITH LOW CONTACT TIME FOR THE PRODUCTION OF SULFUR AND SYNTHESIS GAS STARTING FROM ACID GASES Download PDF

Info

Publication number
IT201800010229A1
IT201800010229A1 IT102018000010229A IT201800010229A IT201800010229A1 IT 201800010229 A1 IT201800010229 A1 IT 201800010229A1 IT 102018000010229 A IT102018000010229 A IT 102018000010229A IT 201800010229 A IT201800010229 A IT 201800010229A IT 201800010229 A1 IT201800010229 A1 IT 201800010229A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
sulfur
catalytic
possibly
reaction
section
Prior art date
Application number
IT102018000010229A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Luca Eugenio Basini
Alessandra Guarinoni
Original Assignee
Eni Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eni Spa filed Critical Eni Spa
Priority to IT102018000010229A priority Critical patent/IT201800010229A1/en
Publication of IT201800010229A1 publication Critical patent/IT201800010229A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386Catalytic partial combustion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0485Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064Platinum group metal catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1082Composition of support materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

PROCEDIMENTO DI OSSIDAZIONE PARZIALE CATALITICA A BASSO TEMPO DI CONTATTO PER LA PRODUZIONE DI ZOLFO E GAS DI SINTESI A PARTIRE DA GAS ACIDI PROCESS OF PARTIAL CATALYTIC OXIDATION WITH LOW CONTACT TIME FOR THE PRODUCTION OF SULFUR AND SYNTHESIS GAS FROM ACID GAS

Descrizione Description

La presente invenzione riguarda un procedimento di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto (SCT-CPO) per la produzione di zolfo elementare e gas di sintesi in un unico passaggio a partire da gas acidi, in particolare a partire da una corrente idrocarburica che contiene acido solfidrico, eventualmente altri composti solforati e/o anidride carbonica, anche presenti in quantità significative fino al 60% in volume, indicati nel testo come gas idrocarburici acidi o gas acidi. The present invention relates to a low contact time catalytic partial oxidation (SCT-CPO) process for the production of elemental sulfur and synthesis gas in a single step starting from acid gases, in particular starting from a hydrocarbon stream which contains hydrogen sulphide, possibly other sulfur compounds and / or carbon dioxide, also present in significant quantities up to 60% by volume, indicated in the text as acid hydrocarbon gases or acid gases.

Lo scopo principale del procedimento oggetto della presente domanda di brevetto è valorizzare i gas idrocarburici acidi prodotti nei campi petroliferi, che a causa dell’elevato contenuto di componenti acide dovrebbero essere trattati mediante tecnologie complesse ed onerose prima di poter essere sfruttati industrialmente e commercialmente. The main purpose of the process that is the subject of this patent application is to enhance the acid hydrocarbon gases produced in oil fields, which due to the high content of acidic components should be treated using complex and costly technologies before they can be exploited industrially and commercially.

Nella presente domanda di brevetto per gas idrocarburici acidi si intende idrocarburi che contengono composti solforosi, quali ad esempio acido solfidrico, e/o anidride carbonica fino al 60% in volume. In particolare il procedimento oggetto della presente domanda di brevetto può trattare gas naturale acido, gas associati acidi, offgas acidi derivanti dai processi di sfruttamento delle riserve di petrolio e dai processi di raffinazione. In the present patent application, acid hydrocarbon gases mean hydrocarbons which contain sulfur compounds, such as for example hydrogen sulphide, and / or carbon dioxide up to 60% by volume. In particular, the process object of the present patent application can treat acid natural gas, associated acid gases, acid offgas deriving from the processes of exploitation of oil reserves and from refining processes.

Le soluzioni tecnologiche qui descritte e rivendicate si prestano ad ampliare le possibilità di sfruttamento delle risorse idrocarburiche disponibili ed accessibili, ma anche a contribuire allo sviluppo di un business di commercializzazione di una tecnologia che potrà avere diversi campi applicativi, essendo il gas di sintesi prodotto un intermedio di numerose filiere industriali, quali sintesi del Metanolo e suoi derivati, olefine, DME, benzine e gasoli, sintesi di ammoniaca e di urea, produzione di idrogeno per i processi di raffinazione. Nella presente domanda di brevetto, tutte le condizioni operative riportate nel testo devono intendersi come condizioni preferite anche se non espressamente dichiarato. The technological solutions described and claimed herein lend themselves to expanding the possibilities of exploiting available and accessible hydrocarbon resources, but also to contribute to the development of a business of marketing a technology that may have different fields of application, since the synthesis gas produced is a intermediate of numerous industrial chains, such as synthesis of methanol and its derivatives, olefins, DME, gasolines and gas oils, synthesis of ammonia and urea, production of hydrogen for refining processes. In the present patent application, all the operating conditions indicated in the text must be understood as preferred conditions even if not expressly stated.

Ai fini della presente trattazione il termine “comprendere” o “includere” comprende anche il termine “consistere in” o “consistente essenzialmente di”. For the purposes of this discussion, the term "understand" or "include" also includes the term "consist in" or "essentially consisting of".

Ai fini della presente trattazione le definizioni degli intervalli comprendono sempre gli estremi a meno di diversa specificazione. For the purposes of this discussion, the definitions of the intervals always include the extremes unless otherwise specified.

La rimozione dell’H2S ed in generale degli altri composti solforati (come il solfuro di carbonio ed i mercaptani) e la rimozione della CO2 dai Gas Acidi o da una qualsiasi altra corrente idrocarburica è necessaria: The removal of H2S and in general of other sulfur compounds (such as carbon sulphide and mercaptans) and the removal of CO2 from Acid Gases or from any other hydrocarbon stream is necessary:

i) nei processi di sfruttamento delle risorse di Oil & Gas; i) in the processes of exploitation of Oil & Gas resources;

ii)nei processi di raffinazione, in quanto le emissioni delle raffinerie non possono contenere alti livelli di composti solforati; ii) in refining processes, as emissions from refineries cannot contain high levels of sulfur compounds;

iii)in tutti i processi di conversione chimica via gas di sintesi delle correnti idrocarburiche. iii) in all processes of chemical conversion via synthesis gas of hydrocarbon streams.

Per ciò che riguarda il punto (i), e specificatamente per l’utilizzo delle risorse di Gas Naturale Acido, esistono diverse soluzioni tecnologiche alternative che vengono selezionate con l’obiettivo di rimuovere quelle componenti che causerebbero problemi di congelamento, corrosione, erosione, intasamento e/o problemi di sicurezza ed ambientali. As regards point (i), and specifically for the use of Acid Natural Gas resources, there are several alternative technological solutions that are selected with the aim of removing those components that would cause problems of freezing, corrosion, erosion, clogging. and / or safety and environmental problems.

Valori tipici delle specifiche sulle impurità che possono essere contenute nel gas naturale pompato nelle condotte sono: CO2 massimo circa 2 – 3 % (v/v) e H2S < 4 ppm. Tali valori inoltre scendono notevolmente nel caso si intenda liquefare il gas naturale per ottenere Liquefied Natural Gas (LNG), ad esempio in questo caso il contenuto di CO2 deve essere inferiore alle 50 ppm e quello di H2S inferiore di 4 ppm. Typical values of the specifications on the impurities that may be contained in the natural gas pumped into the pipelines are: maximum CO2 about 2 - 3% (v / v) and H2S <4 ppm. These values also drop considerably if you intend to liquefy natural gas to obtain Liquefied Natural Gas (LNG), for example in this case the CO2 content must be below 50 ppm and the H2S content below 4 ppm.

La rimozione dei contaminanti delle correnti idrocarburiche gassose si ottiene tipicamente con metodi di assorbimento fisico, che includono anche i processi di Pressure Swing Adsorption (PSA), di assorbimento chimico o con processi a membrana. The removal of contaminants from gaseous hydrocarbon streams is typically achieved with physical absorption methods, which also include Pressure Swing Adsorption (PSA), chemical absorption or membrane processes.

I metodi di assorbimento fisico sfruttano le differenti caratteristiche di solubilità dei vari gas nei liquidi. Un liquido ideale è, in questo caso, quello che non reagisce chimicamente con i componenti della miscela gassosa. Physical absorption methods exploit the different solubility characteristics of various gases in liquids. An ideal liquid is, in this case, one that does not chemically react with the components of the gaseous mixture.

I solventi di questo tipo sono più efficaci quando: Solvents of this type are most effective when:

a) la pressione parziale del gas acido è superiore a 5 atm, b) quando si desidera una rimozione completa della componente acida, a) the partial pressure of the acid gas is higher than 5 atm, b) when a complete removal of the acid component is desired,

c) quando si ricerca una rimozione selettiva di un componente, in particolare dell’H2S, c) when seeking selective removal of a component, in particular of H2S,

d) quando la concentrazione dei composti idrocarburici pesanti nel gas da purificare è bassa (“R. Wagner and B. Judd, Fundamentals–Gas Sweetening” in LRGCC 2006 Conference Proceedings: Laurance Reid Gas Conditioning Conference 56; Norman, OK, [February 26 - March 01, 2006]”). d) when the concentration of heavy hydrocarbon compounds in the gas to be purified is low ("R. Wagner and B. Judd, Fundamentals – Gas Sweetening" in LRGCC 2006 Conference Proceedings: Laurance Reid Gas Conditioning Conference 56; Norman, OK, [February 26 - March 01, 2006] ").

I processi di Pressure Swing Adsorption (PSA) si basano invece sull’adsorbimento selettivo di certe componenti della miscela gassosa, usando un supporto solido posto in una colonna impaccata ad una pressione relativamente alta. Questa operazione produce una corrente gassosa ad una pressione relativamente alta che è privata della gran parte delle molecole che rimangono più fortemente assorbite sul supporto solido. Le componenti adsorbite vengono poi desorbite riducendo la pressione della fase gassosa. Dopo il desorbimento il solido è di nuovo pronto per un altro ciclo di adsorbimento-desorbimento (Ind. Eng. Chem. Res., 2002, 41 (6), pp. 1389–1392; Chem. Eng. Journal, Elsevier, 2009, 155 (3), pp.553-566). Pressure Swing Adsorption (PSA) processes are based on the selective adsorption of certain components of the gaseous mixture, using a solid support placed in a column packed at a relatively high pressure. This operation produces a gaseous stream at a relatively high pressure which is deprived of most of the molecules which remain more strongly absorbed on the solid support. The adsorbed components are then desorbed by reducing the pressure of the gas phase. After desorption, the solid is again ready for another adsorption-desorption cycle (Ind. Eng. Chem. Res., 2002, 41 (6), pp. 1389–1392; Chem. Eng. Journal, Elsevier, 2009, 155 (3), pp. 553-566).

I solventi chimici si basano su equilibri acido-base in una soluzione in cui H2S e CO2 formano sali solubili, mentre i gas non acidi passano inalterati nelle colonne di assorbimento. La reversibilità dell’assorbimento si ottiene poi aumentando la temperatura e/o riducendo la pressione e/o diluendo la fase gassosa (con vapore od un altro gas inerte). Quasi tutti i solventi chimici di questo tipo appartengono ad uno dei seguenti due gruppi: soluzioni acquose di carbonato di potassio o soluzioni acquose di alcanolammine. Chemical solvents are based on acid-base equilibria in a solution in which H2S and CO2 form soluble salts, while non-acid gases pass unaltered in the absorption columns. The reversibility of the absorption is then obtained by increasing the temperature and / or reducing the pressure and / or diluting the gas phase (with steam or another inert gas). Almost all chemical solvents of this type belong to one of the following two groups: aqueous solutions of potassium carbonate or aqueous solutions of alkanolamines.

Queste ultime sono quelle più diffusamente utilizzate (A.J. Kidnay, W.R. Parrish, D.G. Mccartney, “Fundamentals of natural gas processing”. CRC Press). The latter are the most widely used (A.J. Kidnay, W.R. Parrish, D.G. Mccartney, “Fundamentals of natural gas processing”. CRC Press).

Combinando alcune soluzioni di assorbimento fisico si possono anche ottenere dei processi e dei solventi ibridi. I metodi di rimozione dei contaminanti del gas naturale che utilizzano le membrane hanno un uso ancora piuttosto limitato ma in crescita (Ind. Eng. Chem. Res., 2008, 47 (7), pp. 2109–2121). Le membrane sono state inizialmente utilizzate nei sistemi di purificazione del Gas Naturale negli anni ‘80 con lo scopo di rimuovere la CO2. Il primo sistema che è stato utilizzato a questo scopo conteneva membrane anisotrope di acetato di cellulosa, ancora largamente utilizzate anche se si sta diffondendo l’uso di membrane alternative a base di poliammidi e di polimeri fluorurati. By combining some physical absorption solutions it is also possible to obtain hybrid processes and solvents. The methods of removing natural gas contaminants using membranes still have a rather limited but growing use (Ind. Eng. Chem. Res., 2008, 47 (7), pp. 2109–2121). The membranes were initially used in Natural Gas purification systems in the 1980s with the aim of removing CO2. The first system that was used for this purpose contained anisotropic cellulose acetate membranes, still widely used even though the use of alternative membranes based on polyamides and fluorinated polymers is spreading.

Le membrane sono formate come hollow fibers or flat sheets packaged as spiral-wound modules. Sono inoltre in fase di sviluppo diverse soluzioni di membrane composite, nelle quali si realizza un sistema anisotropo in cui si utilizza una struttura ad alta permeabilità ed alta resistenza meccanica, e su cui si deposita uno strato sottile di materiale permeo-selettivo (con uno spessore tipicamente di 0.2-1 μm). Le membrane composite sono formate come hollow-fiber and flat sheet membrane. The membranes are formed as hollow fibers or flat sheets packaged as spiral-wound modules. Furthermore, various solutions of composite membranes are being developed, in which an anisotropic system is created in which a structure with high permeability and high mechanical resistance is used, and on which a thin layer of permeo-selective material is deposited (with a thickness typically 0.2-1 μm). Composite membranes are formed as hollow-fiber and flat sheet membranes.

Gli impianti di recupero dello zolfo trasformano i composti solforati rimossi dal Gas Acido. Questa operazione di rimozione viene prevalentemente effettuata mediante lavaggio amminico che, in assenza di CO2 nel gas acido, genera una corrente idrocarburica desolforata ed una soluzione acquosa amminica contenente H2S. L’H2S contenuto nella soluzione amminica viene rilasciato per effetto termico (rigenerando l’ammina), scaldando la soluzione con vapore. L’H2S così ottenuto viene inviato in una sezione di recupero dello zolfo costituita da un’unità Claus che nella sua versione modificata e più evoluta utilizza una combinazione di trattamenti termici e catalitici e può rimuovere la gran parte dello Zolfo (sino al 98% v/v). Nel caso sempre più frequente in cui sia invece necessaria una rimozione superiore al 99% v/v è necessaria una ulteriore sezione di trattamento dei gas di coda che consente una rimozione quasi completa dello zolfo. The sulfur recovery plants transform the sulfur compounds removed from the Acid Gas. This removal operation is mainly carried out by amine washing which, in the absence of CO2 in the acid gas, generates a desulphurized hydrocarbon stream and an aqueous amine solution containing H2S. The H2S contained in the amine solution is released by thermal effect (regenerating the amine), heating the solution with steam. The H2S thus obtained is sent to a sulfur recovery section consisting of a Claus unit which in its modified and more advanced version uses a combination of heat and catalytic treatments and can remove most of the Sulfur (up to 98% v / v). In the increasingly frequent case in which a removal greater than 99% v / v is required, an additional tail gas treatment section is required, which allows an almost complete removal of sulfur.

Il processo Claus produce zolfo elementare (Sx, con x compreso tra 2 e 8 a seconda della temperatura di reazione) dalle correnti di gas contenenti prevalentemente H2S. Queste correnti si ottengono oltre che dai trattamenti di purificazione del Gas Naturale, anche dai processi di addolcimento dei gas di raffineria. The Claus process produces elemental sulfur (Sx, with x between 2 and 8 depending on the reaction temperature) from gas streams containing mainly H2S. These streams are obtained not only from natural gas purification treatments, but also from the softening processes of refinery gases.

Il processo Claus produce zolfo elementare attraverso l’ossidazione parziale di H2S, in base alla reazione complessiva: The Claus process produces elemental sulfur through the partial oxidation of H2S, based on the overall reaction:

H2S 1⁄2 O2 = 1/8 S8 + H2O �H° = - 209 kJ/mole [1] Il gas effluente finale, che non ha valore commerciale, è incenerito in un bruciatore termico o catalitico per convertire tutti i composti solforati in biossido di zolfo (SO2). Lo zolfo elementare prodotto dal processo Claus è di ottima qualità ed è impiegato come materia prima nell’industria chimica. H2S 1⁄2 O2 = 1/8 S8 + H2O �H ° = - 209 kJ / mol [1] The final flue gas, which has no commercial value, is incinerated in a thermal or catalytic burner to convert all sulfur compounds into sulfur dioxide (SO2). The elemental sulfur produced by the Claus process is of excellent quality and is used as a raw material in the chemical industry.

In realtà le tecnologie correnti effettuano la reazione [1] in più stadi. In reality, current technologies carry out the reaction [1] in several stages.

Nel primo stadio (o zona termica), un terzo dello H2S è ossidato a SO2 con aria od aria arricchita, ad alta temperatura (circa 925-1200°C), secondo la reazione [2]: H2S 3/2 O2 = SO2 + H2O �H° = - 560 kJ/mole [2] Sempre nello stadio termico, l’H2S incombusto nel gas acido reagisce con SO2 (il rapporto stechiometrico H2O/SO2 è di 2/1 v/v), formando vapori di zolfo elementare secondo la reazione [3], che è endotermica ed avviene a temperature in cui è favorita la formazione di specie S2 gassose. Questo stadio è limitato dalla termodinamica ed è responsabile della produzione del 60-70% dello Zolfo totale. Questo stadio ha anche la funzione di distruggere eventuali altre impurità, ma nel caso in cui sia presente CO2 non riesce a limitare la formazione di COS e di CS2: In the first stage (or thermal zone), one third of the H2S is oxidized to SO2 with air or enriched air, at high temperature (about 925-1200 ° C), according to the reaction [2]: H2S 3/2 O2 = SO2 + H2O �H ° = - 560 kJ / mole [2] Still in the thermal stage, the unburned H2S in the acid gas reacts with SO2 (the stoichiometric ratio H2O / SO2 is 2/1 v / v), forming elemental sulfur vapors according to reaction [3], which is endothermic and occurs at temperatures in which the formation of gaseous S2 species is favored. This stage is limited by thermodynamics and is responsible for producing 60-70% of the total Sulfur. This stage also has the function of destroying any other impurities, but if CO2 is present it cannot limit the formation of COS and CS2:

2 H2S SO2 = 3/2 S2 + 2 H2O �H° = 47 kJ/mole [3] Successivamente il processo di conversione dello H2S a zolfo elementare prosegue in una serie di reattori catalitici (da 1 a 3) mediante la reazione [4] che avviene a temperature molto più basse (190-360 °C), in cui è favorita la formazione di clusters di otto atomi di Zolfo: 2H2S SO2 = 3/8 S8 + 2 H2O �H° = - 108 kJ/mole [4] Con tre letti catalitici in cui si effettua la reazione [4] è possibile arrivare ad una efficienza di rimozione dello zolfo tra il 95-98%. L’impiego di reattori catalitici ed il controllo della temperatura consente anche l’eliminazione di COS e CS2. 2 H2S SO2 = 3/2 S2 + 2 H2O �H ° = 47 kJ / mole [3] Subsequently the process of conversion of H2S to elemental sulfur continues in a series of catalytic reactors (from 1 to 3) by means of the reaction [4 ] which occurs at much lower temperatures (190-360 ° C), in which the formation of clusters of eight Sulfur atoms is favored: 2H2S SO2 = 3/8 S8 + 2 H2O �H ° = - 108 kJ / mole [ 4] With three catalytic beds in which the reaction is carried out [4] it is possible to reach a sulfur removal efficiency between 95-98%. The use of catalytic reactors and temperature control also allows the elimination of COS and CS2.

Lo schema di processo prevede che una caldaia di recupero termico (waste heat boiler) raffreddi i gas, portandoli dall’alta temperatura del forno della zona termica a quella, molto meno elevata, dei reattori catalitici, generando vapore ad alta pressione. Il processo inoltre prevede che le sezioni di raffreddamento poste a valle di ciascuno stadio di reazione, siano abbinate a sistemi di condensazione e separazione dello zolfo elementare, oppure solidificazione dello zolfo, e di generazione di vapore a bassa pressione. The process scheme provides that a waste heat boiler cools the gases, bringing them from the high temperature of the furnace in the thermal zone to the much lower temperature of the catalytic reactors, generating high pressure steam. The process also provides that the cooling sections located downstream of each reaction stage are combined with systems of condensation and separation of elemental sulfur, or solidification of sulfur, and low pressure steam generation.

Il gas di sintesi (una miscela i cui componenti principali sono l’H2 ed il CO ed i componenti minoritari la CO2 ed il CH4) si produce per ottenere H2 che sarà impiegato nei processi di raffinazione, per la sintesi di NH3 e dell’Urea, metanolo ed i suoi derivati, benzine e gasoli attraverso dei processi Gas to Liquids (GTL), energia elettrica attraverso i processi di integrated gasification combined cycle (IGCC). The synthesis gas (a mixture whose main components are H2 and CO and minority components are CO2 and CH4) is produced to obtain H2 which will be used in the refining processes, for the synthesis of NH3 and Urea , methanol and its derivatives, gasolines and gas oils through the Gas to Liquids (GTL) processes, electricity through the integrated gasification combined cycle (IGCC) processes.

Il gas di sintesi viene ad oggi prodotto con tre principali tecnologie: lo Steam Reforming, l’ossidazione parziale non catalitica e l’Auto-Thermal Reforming – ATR (Catal. Today 2005, Volume 106, Issues 1–4, pp. 30-33). Synthesis gas is currently produced with three main technologies: Steam Reforming, partial non-catalytic oxidation and Auto-Thermal Reforming - ATR (Catal. Today 2005, Volume 106, Issues 1–4, pp. 30- 33).

Oltre a queste tre tecnologie che hanno raggiunto un notevole livello di maturità, la tecnologia ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto (SCT-CPO) è una soluzione che sta passando dalla fase pilota a quella industriale (Ind. Eng. Chem. Res., 2013, 52 (48), pp. In addition to these three technologies that have reached a remarkable level of maturity, the low contact time catalytic partial oxidation technology (SCT-CPO) is a solution that is moving from the pilot to the industrial phase (Ind. Eng. Chem. Res. , 2013, 52 (48), pp.

17023–17037). 17023-17037).

La rilevanza dei processi via gas di sintesi è nota e ci sono le condizioni per una loro ulteriore espansione nei prossimi anni. Se si trascurano le molecole contenenti carbonio e per semplicità si considera il solo contenuto di H2, si stima che la produzione mondiale di questa molecola corrisponda a circa 80 MT all’anno e che questo H2 sia impiegato per il 46% nella sintesi della NH3 (circa 37 MT per anno), per il 38% nelle operazioni di raffineria (circa 30 MT per anno), per il 9% nella sintesi del metanolo (circa 7 MT per anno) e per il rimanente 7% per altri impieghi (circa 6 MT per anno). The importance of synthesis gas processes is known and the conditions are in place for their further expansion in the coming years. If carbon-containing molecules are neglected and for simplicity only the H2 content is considered, it is estimated that the world production of this molecule corresponds to about 80 MT per year and that this H2 is used for 46% in the synthesis of NH3 ( approximately 37 MT per year), 38% in refinery operations (approximately 30 MT per year), 9% in methanol synthesis (approximately 7 MT per year) and the remaining 7% for other uses (approximately 6 MT per year).

Si stima inoltre che il capitale investito (ISBL) nei soli impianti di produzione del gas di sintesi corrisponda a 175−180 B€ e che nei prossimi anni questo valore crescerà di circa 6-7 B€ all’anno (Ind. Eng. Chem. Res., 2013, 52 (48), pp. 17023–17037). It is also estimated that the capital invested (ISBL) in the synthesis gas production plants alone corresponds to 175−180 B € and that in the next few years this value will grow by approximately 6-7 B € per year (Ind. Eng. Chem. . Res., 2013, 52 (48), pp. 17023-17037).

Ci sono poi diversi altri percorsi basati sull’utilizzo del gas di sintesi che si potrebbero aggiungere agli attuali, ad esempio quelli che consentono di integrare l’uso del Gas Naturale, del carbone e bio-masse. Questa integrazione consentirebbe di aggiungere flessibilità ai sistemi produttivi per sostenere le variazioni nell’accessibilità delle fonti energetiche primarie e migliorare il problema delle emissioni (vedi ad esempio i) (Nexant. Coal to Chemicals − Visiting and Revisiting the future; ChemSystem Prospectus; Nexant: White Plains, NY, 2012, ii; Chem. Rev., 2007, 107 (10), pp. 3952–3991, iii; Ind. Eng. Chem. Res. 2010, Volume 49, July 19, PP. There are also several other paths based on the use of synthesis gas that could be added to the current ones, for example those that allow the use of natural gas, coal and bio-masses to be integrated. This integration would add flexibility to production systems to support variations in the accessibility of primary energy sources and improve the problem of emissions (see for example i) (Nexant. Coal to Chemicals - Visiting and Revisiting the future; ChemSystem Prospectus; Nexant: White Plains, NY, 2012, ii; Chem. Rev., 2007, 107 (10), pp. 3952–3991, iii; Ind. Eng. Chem. Res. 2010, Volume 49, July 19, PP.

7371−7388). 7371-7388).

Infine, si sottolinea che è anche in fase di forte espansione la produzione di energia elettrica con cicli combinati (IGCC) che riduce fortemente le emissioni di CO2 quando si utilizzano come fonti energetiche primarie il carbone o composti come i residui di lavorazione del petrolio ad alto contenuto di carbonio. Finally, it is emphasized that the production of electricity with combined cycles (IGCC) is also undergoing strong expansion, which strongly reduces CO2 emissions when coal or compounds such as high-grade oil processing residues are used as primary energy sources. carbon content.

Come si è già accennato, tra i molti solventi utilizzabili per la rimozione dei composti solforati dalle correnti di gas naturale e dai gas di raffineria, i più diffusi sono le alcanolammine. Si stima che il 75-80% della produzione mondiale di zolfo sia ottenuta attraverso processi combinati di rimozione dei composti solforati con solventi a base di alcanolammine e successiva loro decomposizione mediante il processo Claus. In questa via che utilizza tecnologie consolidate sono presenti notevoli complessità operative, si determinano forti consumi energetici e sono necessari alti costi di capitale. As already mentioned, among the many solvents that can be used for the removal of sulfur compounds from natural gas streams and refinery gases, the most common are alkanolamines. It is estimated that 75-80% of the world production of sulfur is obtained through combined processes of removal of sulfur compounds with solvents based on alkanolamines and their subsequent decomposition by the Claus process. In this way, which uses consolidated technologies, there are considerable operational complexities, high energy consumption is determined and high capital costs are required.

L’onerosità dei processi di separazione e di conversione dei composti solforati diventa particolarmente pesante nelle correnti gassose concentrate ed è ulteriormente aggravata dalla presenza di CO2. La presenza di rilevanti quantitativi di CO2, infatti, richiede di aumentare la velocità di circolazione dell’ammina ed i volumi della sezione di addolcimento, riducendo inoltre l’efficienza del processo Claus, che raggiunge alti valori di conversione dei composti solforati se la carica ha un basso contenuto di CO2. Per questa ragione è stata sviluppata una tecnologia di assorbimento selettivo delle molecole acide o di arricchimento del gas acido (AGE, Acid Gas Enrichment), che impiega due unità di trattamento con ammine, una delle quali, selettiva per il solfuro di idrogeno, ha il compito di fornire una carica ad alta concentrazione di H2S all’unità Claus: il procedimento diventa quindi ancor più oneroso. The onerousness of the separation and conversion processes of sulfur compounds becomes particularly heavy in concentrated gas streams and is further aggravated by the presence of CO2. The presence of significant quantities of CO2, in fact, requires to increase the circulation speed of the amine and the volumes of the softening section, also reducing the efficiency of the Claus process, which reaches high conversion values of sulfur compounds if the charge has a low CO2 content. For this reason, a technology for the selective absorption of acid molecules or for the enrichment of acid gas (AGE, Acid Gas Enrichment) has been developed, which uses two treatment units with amines, one of which, selective for hydrogen sulphide, has the the task of supplying a charge with a high concentration of H2S to the Claus unit: the procedure therefore becomes even more onerous.

La Richiedente ha trovato un procedimento di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto (SCT-CPO) per la produzione di zolfo elementare e gas di sintesi in un unico passaggio a partire da gas acidi, il quale elimina la necessità di usare processi di separazione delle componenti acide e processi di trasformazione dei composti solforati. The Applicant has found a low contact time catalytic partial oxidation process (SCT-CPO) for the production of elemental sulfur and synthesis gas in a single step starting from acid gases, which eliminates the need to use separation processes. acid components and transformation processes of sulfur compounds.

Costituisce quindi oggetto della presente domanda di brevetto un procedimento di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto (SCT-CPO) per la produzione di zolfo elementare e gas di sintesi in un unico passaggio a partire da idrocarburi gassosi acidi (gas acidi), in particolare a partire da una corrente Therefore, the subject of this patent application is a low contact time catalytic partial oxidation process (SCT-CPO) for the production of elemental sulfur and synthesis gas in a single step starting from acid gaseous hydrocarbons (acid gases), in particular starting from a current

idrocarburica ricca in acido solfidrico, eventualmente hydrocarbon rich in hydrogen sulphide, optionally

altri composti solforati e/o anidride carbonica, anche other sulfur compounds and / or carbon dioxide, too

presenti in quantità significative fino al 60% in volume. present in significant quantities up to 60% by volume.

Detto procedimento comprende i seguenti stadi: Said procedure comprises the following stages:

● eventualmente preriscaldare detta corrente ● if necessary, preheat this current

idrocarburica acida, eventualmente miscelata con acid hydrocarbon, optionally mixed with

vapore acqueo surriscaldato, a temperature comprese superheated water vapor, at temperatures included

tra 50°C e 400°C; quindi between 50 ° C and 400 ° C; so

● alimentare ad una sezione di miscelazione detta ● feed to a so-called mixing section

corrente idrocarburica acida, eventualmente pre- acid hydrocarbon current, possibly pre-

riscaldata, e/o eventualmente miscelata a vapore heated, and / or possibly mixed with steam

acqueo surriscaldato; e separatamente alimentare a superheated water; and separately feed a

detta sezione di miscelazione una corrente ossidante said mixing section an oxidizing stream

scelta fra aria, aria arricchita, ossigeno, choice between air, enriched air, oxygen,

eventualmente miscelata con vapore acqueo possibly mixed with water vapor

surriscaldato; formando una miscela di reagenti; overheated; forming a mixture of reactants;

● alimentare ad un reattore di ossidazione parziale ● feed to a partial oxidation reactor

catalitica a basso tempo di contatto detta miscela low contact time catalytic said mixture

reagente e condurre la reazione di ossidazione reagent and conduct the oxidation reaction

parziale catalitica a basso tempo di contatto in partial catalytic with low contact time in

presenza di un letto catalitico eventualmente a presence of a catalytic bed possibly a

molteplici strati convertendo detta miscela reagente multiple layers converting said reagent mixture

e producendo un effluente che contiene gas di sintesi and producing an effluent that contains synthesis gas

e zolfo ed eventualmente prodotti solforati; and sulfur and possibly sulfur products;

● raffreddare detto effluente in un sistema di scambio ● cooling said effluent in an exchange system

termico accoppiato a detto reattore di ossidazione thermal coupled to said oxidation reactor

parziale catalitica a basso tempo di contatto e posto partial catalytic with low contact time and place

a valle di detto reattore di ossidazione parziale downstream of said partial oxidation reactor

catalitica a basso tempo di contatto, a temperature low contact time catalytic, at temperatures

comprese tra 10°C e 500°C e con un tempo di residenza between 10 ° C and 500 ° C and with a residence time

inferiore o uguale a 1s nel sistema di scambio less than or equal to 1s in the trading system

termico; thermal;

● condensare, eventualmente precipitare, o solidificare zolfo elementare da gas di sintesi. ● condense, possibly precipitate, or solidify elemental sulfur from synthesis gas.

Costituisce ulteriore oggetto della presente domanda di It constitutes a further object of this application for

brevetto un sistema di reazione per condurre un’ossidazione patent a reaction system to conduct oxidation

parziale catalitica a basso tempo di contatto che partial catalytic with low contact time which

comprende: comprehends:

● una sezione di miscelazione dei reagenti; ● a reagent mixing section;

● Una sezione di reazione contenente almeno un reattore ● A reaction section containing at least one reactor

di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di of low time catalytic partial oxidation

contatto (SCT-CPO), accoppiato a detta sezione di contact (SCT-CPO), coupled to said section of

miscelazione; mixing;

● un sistema di scambio termico posto a valle di detto ● a heat exchange system located downstream of said

reattore SCT-CPO ed accoppiato a detto reattore SCT- SCT-CPO reactor and coupled to said SCT-reactor

CPO; ed CPO; and

● un eventuale sistema di condensazione dello zolfo; ● a possible sulfur condensation system;

in cui detta zona di miscelazione include un’area di in which said mixing area includes an area of

distribuzione per alimentare i reagenti ed una camera di distribution to feed the reagents and a chamber of

miscelazione in cui vengono miscelati i reagenti; mixing in which the reagents are mixed;

in cui detto reattore di ossidazione parziale catalitica wherein said catalytic partial oxidation reactor

comprende una zona catalitica tronco-conica a sezione it comprises a sectional truncated conical catalytic zone

crescente, connessa alla zona di miscelazione, in cui si increasing, connected to the mixing zone, in which si

consumano l’ossidante, il vapore acqueo e i gas they consume the oxidant, water vapor and gases

idrocarburici acidi e si forma l’effluente di reazione; acid hydrocarbons and the reaction effluent is formed;

in cui detto sistema di scambio termico è caratterizzato wherein said heat exchange system is characterized

dal fatto di comprendere due dispositivi di raffreddamento, by comprising two cooling devices,

uno primario ed uno secondario, ove: one primary and one secondary, where:

● il dispositivo primario è accoppiato ● the primary device is paired

fluidodinamicamente alla zona catalitica ed è o un fluid dynamically to the catalytic zone and is either a

dispositivo che include una o più condotte di device that includes one or more ducts of

trasferimento tubolare, eventualmente incamiciate, le tubular transfer, possibly jacketed, the

cui estremità sono aperte in modo da consentire il whose ends are open to allow the

passaggio dell’effluente di reazione; oppure detto passage of the reaction effluent; or said

dispositivo primario è un sistema che inietta acqua primary device is a system that injects water

direttamente nell’effluente di reazione; directly in the reaction effluent;

● il dispositivo secondario è in grado di generare vapore acqueo sfruttando il calore dell’effluente di reazione, è connesso fluidodinamicamente al dispositivo primario ed è posto a valle di detto dispositivo primario. ● the secondary device is able to generate water vapor by exploiting the heat of the reaction effluent, is connected fluid-dynamically to the primary device and is placed downstream of said primary device.

Vantaggiosamente il procedimento ed il sistema di reazione descritti e rivendicati possono trattare efficacemente anche le correnti idrocarburiche solforate, per esempio con un contenuto di zolfo che varia da 1 ppm a 25% in volume, che contengono anche rilevanti quantitativi di CO2, quantità che variano da 0.01% in volume fino al 60% in volume. E’ stato infatti dimostrato che la presenza di questa molecola non influisce sulla conversione dei composti solforati in zolfo elementare. Advantageously, the process and the reaction system described and claimed can also effectively treat sulfur hydrocarbon streams, for example with a sulfur content ranging from 1 ppm to 25% by volume, which also contain significant quantities of CO2, quantities ranging from 0.01% by volume up to 60% by volume. It has in fact been shown that the presence of this molecule does not affect the conversion of sulfur compounds into elemental sulfur.

La soluzione proposta consente di evitare la separazione della CO2 e dei composti solforati, in particolare H2S, dalle sorgenti idrocarburiche usate per produrre gas di sintesi. The proposed solution avoids the separation of CO2 and sulfur compounds, in particular H2S, from the hydrocarbon sources used to produce synthesis gas.

Grazie al procedimento ed al sistema di reazione descritti e rivendicati è possibile produrre in un unico sistema reagente zolfo elementare e gas di sintesi, quest’ultimo con un elevato grado di purezza che lo rende direttamente utilizzabile nei trattamenti a valle. Thanks to the described and claimed process and reaction system, it is possible to produce elemental sulfur and synthesis gas in a single reagent system, the latter with a high degree of purity which makes it directly usable in downstream treatments.

La soluzione proposta consentirà di gestire qualunque sorgente idrocarburica gassosa contenente H2S ed altri composti solforati ampliando le condizioni in cui è possibile e vantaggioso evitare i fenomeni di flaring. Le soluzioni proposte consentiranno di sviluppare vie alternative e notevolmente più vantaggiose di quelle esistenti per valorizzare diverse tipologie di Gas Naturale Acido, di Gas Associati ai processi di sfruttamento delle riserve petrolifere e di correnti prodotte a valle delle operazioni di raffinazione. I miglioramenti riguarderanno sia gli aspetti economici, quali la riduzione di CAPEX ed OPEX, che gli aspetti tecnologici, quali semplicità operativa e costruttiva dei processi di conversione dello Zolfo, ed energetici, quali riduzione dei consumi e delle emissioni. The proposed solution will allow to manage any gaseous hydrocarbon source containing H2S and other sulfur compounds, expanding the conditions in which it is possible and advantageous to avoid flaring phenomena. The proposed solutions will make it possible to develop alternative and considerably more advantageous ways than the existing ones to exploit different types of Acid Natural Gas, Gas Associated with the processes of exploitation of oil reserves and streams produced downstream of refining operations. The improvements will concern both the economic aspects, such as the reduction of CAPEX and OPEX, and the technological aspects, such as operational and constructive simplicity of the sulfur conversion processes, and energy, such as the reduction of consumption and emissions.

Le soluzioni proposte consentiranno inoltre di rafforzare le possibilità di sviluppo di un business di commercializzazione dei processi di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto. The proposed solutions will also make it possible to strengthen the possibilities of developing a business for the commercialization of low contact time catalytic partial oxidation processes.

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue e dalle figure annesse, fornite a puro titolo esemplificativo e non limitativo, che rappresentano forme di realizzazione preferite della presente invenzione. Figura 1 illustra uno schema a blocchi semplificato che integra la produzione di gas di sintesi e di Zolfo con la tecnologia SCT-CPO (sezione A) ed i processi di trattamento del Gas Naturale Acido dello stato della tecnica (sezione B). In Figura 1: C è la sezione di rimozione dei condensati ed acqua (2) dal gas acido (3), D è la sezione di ossidazione parziale catalitica in cui è alimentata una corrente ossidante (ossigeno, aria o aria arricchita) che produce zolfo (5) e gas di sintesi (6). Il gas di sintesi può essere utilizzato per produrre metanolo(7), urea o ammoniaca (8), gasolio (9) e idrogeno (10). Il metanolo può essere successivamente convertito in benzina e olefine. L’unità E rimuove anidride carbonica (11) e acido solforico (12) dai gas acidi che poi sono trattati in un’unità NGL (F) per separare gas naturale (14) da etano, propano, butano e composti C5+ (13). L’acido solfidrico (12) viene poi convertito in un processo Claus (G) in zolfo (15) separando tail gas che vengono trattati per diventare offgas (H,17). Further objects and advantages of the present invention will become clearer from the following description and from the attached figures, provided purely by way of non-limiting example, which represent preferred embodiments of the present invention. Figure 1 illustrates a simplified block diagram that integrates synthesis gas and sulfur production with SCT-CPO technology (section A) and the state of the art Acid Natural Gas treatment processes (section B). In Figure 1: C is the section for removing condensates and water (2) from the acid gas (3), D is the section of partial catalytic oxidation in which an oxidizing current (oxygen, air or enriched air) is fed which produces sulfur (5) and synthesis gas (6). Synthesis gas can be used to make methanol (7), urea or ammonia (8), diesel fuel (9) and hydrogen (10). Methanol can subsequently be converted to gasoline and olefins. Unit E removes carbon dioxide (11) and sulfuric acid (12) from acid gases which are then treated in an NGL unit (F) to separate natural gas (14) from ethane, propane, butane and C5 + compounds (13) . The hydrogen sulphide (12) is then converted in a Claus process (G) into sulfur (15) by separating tail gases which are treated to become offgas (H, 17).

Figura 2 illustra uno schema a blocchi dell’apparato sperimentale utilizzato per i test che descrivono il funzionamento del procedimento descritto e rivendicato. In Figura 2: D1 è la Sezione di Ingresso cui sono alimentati separatamente H2S (100%), H2O, CO2, CH4, N2 e O2 rappresentati con le correnti nominate con 100: a valle di questa sezione si ottengono tre correnti nominate con 200, costituite rispettivamente da H2O, O2 eventualmente addizionato di CO2, una miscela di CH4, H2S, N2 che vengono preriscaldate in D2, la Sezione di Preriscaldo. A valle di D2 si ottengono due correnti, una contenente CH4, H2O, H2S e N2 (300)e l’altra contenente O2 eventualmente addizionato di CO2 (400). D3 è la Sezione di Miscelazione che forma una unica miscela di reagenti (500), D4 è la Sezione di Reazione che produce gas di sintesi, zolfo, azoto, acqua, percentuali minori di idrocarburi non reagiti e sottoprodotti (600), D5 è la Sezione di Raffreddamento che separa acqua e zolfo solido (700) dal resto dell’effluente (801), che entra nella Sezione di abbattimento (D6) di eventuali composti solforati gassosi presenti, D7 è la sezione di Blow-down in cui viene trattata la parte gas dell’effluente purificata da eventuali composti solforati gassosi (802), D8 è la sezione di stoccaggio dello Zolfo solido e dell’acqua condensata, D9 è la Sezione di Analisi in cui vengono analizzati, rispettivamente, i componenti solforati eventualmente presenti (901) ed il gas di sintesi (902). Figure 2 illustrates a block diagram of the experimental apparatus used for the tests that describe the operation of the described and claimed procedure. In Figure 2: D1 is the Input Section to which H2S (100%), H2O, CO2, CH4, N2 and O2 are separately fed, represented with the currents nominated with 100: downstream of this section, three currents nominated with 200 are obtained, respectively consisting of H2O, O2 possibly added with CO2, a mixture of CH4, H2S, N2 which are preheated in D2, the Preheating Section. Downstream of D2, two streams are obtained, one containing CH4, H2O, H2S and N2 (300) and the other containing O2 possibly added with CO2 (400). D3 is the Mixing Section which forms a single mixture of reactants (500), D4 is the Reaction Section which produces synthesis gas, sulfur, nitrogen, water, minor percentages of unreacted hydrocarbons and by-products (600), D5 is the Cooling section that separates water and solid sulfur (700) from the rest of the effluent (801), which enters the abatement section (D6) of any gaseous sulfur compounds present, D7 is the Blow-down section in which the gas part of the effluent purified from any gaseous sulfur compounds (802), D8 is the storage section of solid Sulfur and condensed water, D9 is the Analysis Section in which the sulfur components that may be present are analyzed respectively (901 ) and synthesis gas (902).

Figura 3 illustra la geometria della zona di reazione D4 utilizzata nell’impianto bench-scale, costituita da D401, D402, D403 e da D404. D401 è lo schermo termico superiore con altezza h = 192mm, D402 è la zona catalitica con altezza 23 mm composta dal catalizzatore 424-89, D403 è la zona catalitica con altezza h=36.5 mm composta dal catalizzatore 424-95 ed infine D404 è lo schermo termico inferiore con altezza h= 10mm. I catalizzatori 424-89 e 424-95 sono costituiti da supporti sferici di α-Al2O3 con diametro rispettivamente pari a 1.8 e 3 mm, su cui è stato depositato Rodio in concentrazione pari a 1.5% in peso. Il reattore ha forma tronco-conica nella zona catalitica ed è tubolare nelle zone degli schermi termici. Figure 3 illustrates the geometry of the D4 reaction zone used in the bench-scale system, consisting of D401, D402, D403 and D404. D401 is the upper heat shield with height h = 192mm, D402 is the catalytic zone with height 23 mm composed of catalyst 424-89, D403 is the catalytic zone with height h = 36.5 mm composed of catalyst 424-95 and finally D404 is the lower thermal screen with height h = 10mm. Catalysts 424-89 and 424-95 consist of spherical supports of α-Al2O3 with a diameter of 1.8 and 3 mm respectively, on which Rhodium in a concentration of 1.5% by weight has been deposited. The reactor has a truncated cone shape in the catalytic zone and is tubular in the zones of the thermal shields.

Figura 4 illustra la zona di Miscelazione D3 e la zona di Reazione D4, quest’ultima accoppiata con la zona di Raffreddamento D5, impiegate per condurre le prove sperimentali con il procedimento secondo la presente invenzione. Nella Figura 4 è possibile vedere come è strutturata la zona di Raffreddamento D5, costituita da un dispositivo di raffreddamento primario D501 (che è uno scambiatore a tubo singolo incamiciato raffreddato da un chiller esterno a circolazione) e da un dispositivo di raffreddamento secondario D502 (che è un serbatoio incamiciato parzialmente riempito di acqua e raffreddato da un chiller esterno a circolazione). Figure 4 illustrates the mixing area D3 and the reaction area D4, the latter coupled with the cooling area D5, used to conduct the experimental tests with the process according to the present invention. In Figure 4 it is possible to see how the Cooling area D5 is structured, consisting of a primary cooling device D501 (which is a jacketed single-tube exchanger cooled by an external circulation chiller) and a secondary cooling device D502 (which is a jacketed tank partially filled with water and cooled by an external circulation chiller).

Descrizione dettagliata Detailed description

Vengono ora descritti nel dettaglio il procedimento ed il sistema di reazione oggetto della presente domanda di brevetto anche facendo riferimento alle Figure 1-4. The process and the reaction system object of the present patent application are now described in detail also with reference to Figures 1-4.

Il procedimento di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto (SCT-CPO) per la produzione di zolfo e gas di sintesi a partire da gas acidi avviene in un unico passaggio. Le cariche alimentate sono note come gas acidi, in particolare sono correnti idrocarburiche ricche in acido solfidrico, eventualmente altri composti solforati e/o anidride carbonica, anche presenti in quantità significative fino al 60% in volume. The low contact time catalytic partial oxidation process (SCT-CPO) for the production of sulfur and synthesis gas starting from acid gases takes place in a single step. The feedstocks fed are known as acid gases, in particular they are hydrocarbon streams rich in hydrogen sulphide, possibly other sulfur compounds and / or carbon dioxide, also present in significant quantities up to 60% by volume.

Detto procedimento può avvenire preferibilmente in almeno un reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto SCT-CPO, preferibilmente in almeno un reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto già noto e di proprietà Affinché lo zolfo prodotto nella zona catalitica possa essere separato dal gas di sintesi è necessario che il reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto sia accoppiato ad un sistema di scambio termico appositamente studiato per questo tipo di applicazione come descritto nella presente domanda di brevetto. Said process can preferably take place in at least one SCT-CPO low contact time catalytic partial oxidation reactor, preferably in at least one known and proprietary low contact time catalytic partial oxidation reactor so that the sulfur produced in the catalytic zone can be separated from the synthesis gas, the low contact time catalytic partial oxidation reactor must be coupled to a heat exchange system specially designed for this type of application as described in the present patent application.

Il reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto di proprietà può comprendere: The proprietary low contact time catalytic partial oxidation reactor may comprise:

● un letto catalitico eventualmente a molteplici strati, preferibilmente almeno uno strato, di forma tronco-conica a sezione crescente, che contiene in ogni strato un catalizzatore consistente in un supporto su cui è depositata la parte attiva del catalizzatore; ● a catalytic bed optionally with multiple layers, preferably at least one layer, of a truncated cone shape with an increasing section, which contains in each layer a catalyst consisting of a support on which the active part of the catalyst is deposited;

● strati di materiale che funzionano da schermo termico disposti a monte e, opzionalmente, a valle del letto catalitico secondo una geometria cilindrica; ● layers of material that function as a heat shield arranged upstream and, optionally, downstream of the catalytic bed according to a cylindrical geometry;

● materiali refrattari che contengono la sezione di reazione, a loro volta inseriti in un contenitore metallico. ● refractory materials that contain the reaction section, in turn placed in a metal container.

● Una griglia o una struttura costituita da materiali refrattari preformati sostengono gli schermi termici e il letto catalitico. ● A grid or structure made of pre-formed refractory materials supports the heat shields and the catalytic bed.

L’alimentazione alla zona di miscelazione può essere effettuata inviando correnti separate (indicate nel testo anche come reagenti) attraverso ingressi separati: una corrente idrocarburica acida, eventualmente contenente anche CO2, ed eventualmente miscelata a vapore acqueo surriscaldato; una corrente ossidante scelta fra aria, aria arricchita od ossigeno, eventualmente miscelata con vapore acqueo surriscaldato. The feeding to the mixing area can be carried out by sending separate streams (also referred to in the text as reagents) through separate inputs: an acidic hydrocarbon stream, possibly also containing CO2, and possibly mixed with superheated water vapor; an oxidizing current selected from air, enriched air or oxygen, possibly mixed with superheated water vapor.

La corrente idrocarburica acida può preferibilmente essere preriscaldata (D2) a temperature comprese tra 100°C e The acidic hydrocarbon stream can preferably be preheated (D2) at temperatures between 100 ° C and

400°C, prima di essere alimentata al reattore SCT-CPO (D4). 400 ° C, before being fed to the SCT-CPO reactor (D4).

Eventualmente la corrente idrocarburica acida può essere Optionally the acidic hydrocarbon stream can be

miscelata con vapore acqueo. mixed with water vapor.

La corrente ossidante, eventualmente miscelata con vapore The oxidizing stream, possibly mixed with steam

acqueo, può essere preriscaldata (D2) preferibilmente a aqueous, can be preheated (D2) preferably a

temperature comprese tra 100°C e 250°C. temperatures between 100 ° C and 250 ° C.

Detta corrente idrocarburica acida, eventualmente pre- Said acid hydrocarbon stream, possibly pre-

riscaldata, e/o eventualmente miscelata a vapore acqueo heated, and / or possibly mixed with water vapor

surriscaldato, è alimentata ad una zona di miscelazione. A overheated, it is fed to a mixing zone. TO

detta zona di miscelazione, separatamente, è alimentata said mixing zone, separately, is fed

anche una corrente ossidante scelta fra aria, aria also an oxidizing current selected from air, air

arricchita, ossigeno, eventualmente miscelata con vapore enriched, oxygen, possibly mixed with steam

acqueo surriscaldato. superheated water.

La zona di miscelazione (D3) include preferibilmente: The mixing zone (D3) preferably includes:

● una sezione di ingresso in cui si trovano ingressi per ● an input section containing inputs for

alimentare separatamente gas idrocarburici acidi, separately feed acid hydrocarbon gases,

eventualmente addizionati di vapore acqueo, e la possibly added with water vapor, and the

corrente ossidante, eventualmente addizionata di oxidizing current, possibly with the addition of

vapore acqueo; water vapor;

● una zona di distribuzione dei reagenti gassosi, ● a distribution area of the gaseous reagents,

preferibilmente contenente almeno un elemento tubolare preferably containing at least one tubular element

preferibilmente verticale, ed preferably vertical, ed

● una camera di miscelazione in cui vengono miscelati i ● a mixing chamber in which i

reagenti in fase gas eventualmente addizionati di gas phase reagents possibly added with

vapore acqueo e la corrente ossidante eventualmente water vapor and possibly the oxidizing current

addizionata di vapore acqueo, formando una miscela added with water vapor, forming a mixture

omogenea. homogeneous.

La miscela di reazione fluisce successivamente nella zona The reaction mixture subsequently flows into the zone

di Reazione di SCT-CPO (D4), che può contenere gli schermi of Reaction of SCT-CPO (D4), which can contain the screens

termici superiore (D401), ed opzionalmente inferiore upper thermals (D401), and optionally lower

(D404), e la zona catalitica (D402, D403). (D404), and the catalytic zone (D402, D403).

I reagenti vengono fatti incontrare all’interno della zona The reagents are brought together within the zone

di miscelazione appositamente studiata per evitare l’innesco di reazioni di ossidazione in fase omogenea; quindi la miscela reagente attraversa uno schermo termico superiore posto a monte della zona catalitica ed entra nella zona catalitica in cui avvengono le reazioni. mixing specially designed to avoid the triggering of oxidation reactions in the homogeneous phase; then the reactant mixture crosses an upper thermal screen placed upstream of the catalytic zone and enters the catalytic zone in which the reactions take place.

La zona di schermo termico superiore e di reazione sono disegnate in modo tale da evitare la propagazione delle reazioni nella fase gassosa, favorita quando si opera ad alta pressione ovvero nelle tipiche applicazioni del gas di sintesi, e confinare le reazioni nella zona catalitica, più precisamente in una zona di interfase solido-gas ad alta temperatura, in cui sono inibite la formazione dei composti solforati stabili diversi dallo zolfo elementare ed i fenomeni di disattivazione dei catalizzatori. Preferibilmente, la zona di miscelazione può essere un dispositivo di miscelazione accoppiato alla sezione di reazione, ed in particolare accoppiato al reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto. Detto dispositivo di miscelazione può includere: The upper heat shield and reaction zone are designed in such a way as to avoid the propagation of reactions in the gas phase, favored when operating at high pressure or in the typical applications of synthesis gas, and to confine the reactions in the catalytic zone, more precisely. in a high temperature solid-gas interphase zone, in which the formation of stable sulfur compounds other than elemental sulfur and the deactivation phenomena of the catalysts are inhibited. Preferably, the mixing zone can be a mixing device coupled to the reaction section, and in particular coupled to the low contact time catalytic partial oxidation reactor. Said mixing device can include:

- Un’area di distribuzione che comprende un fascio di tubi paralleli in cui fluisce un primo fluido, detti tubi inseriti in una piastra di supporto; - A distribution area that includes a bundle of parallel tubes in which a first fluid flows, said tubes inserted in a support plate;

- Una camera di miscelazione separata dall’area di distribuzione mediante detta piastra di supporto, in cui si estendono i tubi del fascio; - A mixing chamber separated from the distribution area by means of said support plate, in which the tubes of the bundle extend;

- Un’area di alimentazione mediante la quale un primo fluido fluisce nei tubi del fascio, ed un secondo fluido fluisce nell’area di distribuzione esternamente ai tubi del fascio, detto primo e secondo fluido essendo alimentati mediante ingressi separati. - A supply area through which a first fluid flows into the tubes of the bundle, and a second fluid flows into the distribution area externally to the tubes of the bundle, said first and second fluid being fed through separate inputs.

I tubi del fascio possono avere fessure o aperture per il passaggio del primo fluido nella camera di miscelazione che possono consentire una distribuzione dei fluidi assiale, radiale oppure trasversale o loro combinazioni. I tubi del fascio possono avere lunghezze diverse oppure la medesima lunghezza. The tubes of the bundle can have slots or openings for the passage of the first fluid into the mixing chamber which can allow an axial, radial or transversal distribution of the fluids or combinations thereof. The tubes of the bundle can have different lengths or the same length.

La reazione di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto è condotta in un letto catalitico eventualmente a molteplici strati (D402, D403), preferibilmente almeno uno strato, in cui ogni strato contiene un catalizzatore producendo un effluente che contiene gas di sintesi e zolfo elementare. The low contact time catalytic partial oxidation reaction is carried out in a catalytic bed possibly with multiple layers (D402, D403), preferably at least one layer, in which each layer contains a catalyst producing an effluent that contains synthesis gas and elemental sulfur .

La zona catalitica può essere delimitata da uno schermo termico a monte (D401) ed opzionalmente uno a valle (D404) del letto catalitico. La zona catalitica è tronco-conica a sezione crescente. Gli schermi termici possono essere strati di pellets di alfa-allumina. Il catalizzatore, presente in ogni strato del letto catalitico, può comprendere una parte attiva che consiste in un metallo scelto nel gruppo dei metalli nobili; ed un supporto scelto fra gli ossidi ceramici con elevata resistenza termomeccanica e stabilità chimica in condizioni ossidanti e riducenti superiori o uguali a 1500°C. The catalytic zone can be delimited by a heat shield upstream (D401) and optionally one downstream (D404) of the catalytic bed. The catalytic zone is truncated cone with an increasing section. The heat shields can be layers of alpha-alumina pellets. The catalyst, present in each layer of the catalytic bed, can comprise an active part consisting of a metal selected from the group of noble metals; and a support selected from ceramic oxides with high thermomechanical resistance and chemical stability in oxidizing and reducing conditions higher than or equal to 1500 ° C.

I metalli nobili possono essere preferibilmente scelti fra Rh, Ru, Pd, Pt, Ar, Os, Ir, Au e loro miscele. The noble metals can be preferably selected from Rh, Ru, Pd, Pt, Ar, Os, Ir, Au and their mixtures.

Fra le miscele di metalli, preferita è la miscela Rh-Ir. Preferito è il Rh fra i metalli nobili. Among the metal mixtures, the Rh-Ir mixture is preferred. Preferred is Rh among the noble metals.

I supporti preferiti possono scelti fra ossidi di Alluminio con fasi alfa; ossidi di Zirconio anche stabilizzati con Ittrio; ossidi di Cerio; ossidi misti di Magnesio ed Alluminio e/o ossidi misti di Magnesio o Manganese, più preferibilmente scelti fra MgAl2O4 e MgMn0.25Al1.75O4, esalluminati, più preferibilmente scelti fra LaAl11O19 e LaMnAl11O19, composti avente struttura perovskitica, più preferibilmente scelti fra LaCrO3 o LaCoO3, LaFeO3, LaAlO3, CaTiO3, CaZrO3. Preferita è l’alfa-allumina fra gli ossidi ceramici. The preferred supports can be selected from Aluminum oxides with alpha phases; Zirconium oxides also stabilized with Yttrium; cerium oxides; mixed oxides of Magnesium and Aluminum and / or mixed oxides of Magnesium or Manganese, more preferably selected from MgAl2O4 and MgMn0.25Al1.75O4, hexaluminates, more preferably selected from LaAl11O19 and LaMnAl11O19, compounds having a perovskitic structure, more preferably selected from LaCrO3 or LaCoO3 , LaFeO3, LaAlO3, CaTiO3, CaZrO3. Alpha-alumina is preferred among the ceramic oxides.

La quantità di metalli nobili presenti come componente attiva può variare preferibilmente nell’intervallo 0.2%10% in peso, più preferibilmente nell’intervallo 0.2%-5% The amount of noble metals present as an active component can preferably vary in the range 0.2% 10% by weight, more preferably in the range 0.2% -5%

in peso. Le reazioni possono preferibilmente essere by weight. The reactions can preferably be

effettuate a pressioni comprese tra 1 atm e 40 atm. I carried out at pressures between 1 atm and 40 atm. THE

rapporti di alimentazione possono essere riassunti come feeding relationships can be summarized as

segue (C indica il numero di moli di carbonio idrocarburico follows (C indicates the number of moles of hydrocarbon carbon

e S il numero di moli di zolfo contenute nella miscela and S the number of moles of sulfur contained in the mixture

reagente): reagent):

● Rapporto O2/(C S) preferibilmente compreso tra 0.2 v/v ● O2 / (C S) ratio preferably between 0.2 v / v

e 0.8 v/v, più preferibilmente compreso tra 0.4 v/v e and 0.8 v / v, more preferably between 0.4 v / v e

0.7 v/v, ancor più preferibilmente fra 0.5 e 0.65 v/v. ● Rapporto vapore acqueo/C preferibilmente compreso tra 0.7 v / v, even more preferably between 0.5 and 0.65 v / v. ● Water vapor / C ratio preferably between

0.0 v/v e 3.0 v/v più preferibilmente compreso tra 0.1 0.0 v / v and 3.0 v / v more preferably between 0.1

v/v e 1.0 v/v ed ancora più preferibilmente fra 0.2 e v / v and 1.0 v / v and even more preferably between 0.2 e

0.8 v/v. 0.8 v / v.

L’effluente di reazione si può trovare a temperatura The reaction effluent can be found at temperature

compresa tra 800°C e 1100°C. between 800 ° C and 1100 ° C.

Immediatamente a valle della zona catalitica, è posizionato Immediately downstream of the catalytic zone, it is positioned

un sistema di scambio termico accoppiato a detto reattore a heat exchange system coupled to said reactor

SCT-CPO. Detto sistema di scambio termico comprende due SCT-CPO. Said heat exchange system comprises two

dispositivi di raffreddamento, un dispositivo primario ed cooling devices, a primary device and

uno secondario (Figura 4). a secondary one (Figure 4).

Il dispositivo primario può preferibilmente includere una The primary device may preferably include a

o più condotte di trasferimento tubolare, eventualmente or more tubular transfer pipes, optionally

incamiciate, le cui estremità sono aperte in modo da jacketed, the ends of which are open so as to

consentire il passaggio dell’effluente di reazione. Le allow the passage of the reaction effluent. The

condotte di trasferimento possono essere preferibilmente transfer pipes can preferably be

verticali od orizzontali. vertical or horizontal.

Il dispositivo primario è accoppiato al reattore di SCT- The primary device is coupled to the SCT reactor-

CPO cui è connesso strutturalmente e fluidodinamicamente. CPO to which it is structurally and fluid-dynamically connected.

Un modo preferito per realizzare detta connessione o A preferred way of making said connection is o

accoppiamento è quello di impiegare una flangia in cui sono coupling is to employ a flange where they are

inserite molteplici condotte di trasferimento tubolari, inserted multiple tubular transfer pipes,

eventualmente incamiciate (nel presente testo chiamata possibly jacketed (in this text called

flangia refrigerata), preferibilmente almeno una condotta. refrigerated flange), preferably at least one duct.

In questo caso la flangia refrigerata funziona da dispositivo di raffreddamento primario. In this case the chilled flange functions as the primary cooler.

Eventualmente l’accoppiamento può anche essere realizzato mediante una linea di trasferimento, verticale oppure orizzontale, che include uno o più condotte cilindriche, eventualmente incamiciate e raffreddate con acqua e/o fluido refrigerante. Quando presente, la linea di trasferimento è il dispositivo primario: il gas di sintesi caldo fluisce nei condotti della linea di trasferimento per entrare successivamente nel dispositivo di raffreddamento secondario. Possibly the coupling can also be achieved by means of a transfer line, vertical or horizontal, which includes one or more cylindrical ducts, possibly jacketed and cooled with water and / or coolant. When present, the transfer line is the primary device: the hot synthesis gas flows into the transfer line ducts to subsequently enter the secondary cooler.

Il dispositivo primario può essere in alternativa un sistema che inietta acqua direttamente nell’effluente di reazione (water-quenching diretto), per esempio un dispositivo che include iniettori per liquidi e flangiati. Un sistema di quench diretto consiste nella iniezione diretta di acqua nel gas di sintesi, per esempio nella linea di trasferimento in cui fluisce gas di sintesi che successivamente confluisce nel dispositivo di raffreddamento secondario. The primary device can alternatively be a system that injects water directly into the reaction effluent (direct water-quenching), for example a device that includes injectors for liquids and flanges. A direct quenching system consists in the direct injection of water into the synthesis gas, for example in the transfer line where the synthesis gas flows and subsequently flows into the secondary cooling device.

Il dispositivo secondario è posto a valle del dispositivo primario, è in grado di generare vapore ed è connesso fluidodinamicamente al dispositivo primario. Preferibilmente detto dispositivo secondario è un bollitore, quale ad esempio uno steam boiler od un waste heat boiler, più preferibilmente uno scambiatore a fascio tubiero o elicoidale. The secondary device is located downstream of the primary device, is capable of generating steam and is fluid-dynamically connected to the primary device. Preferably said secondary device is a boiler, such as for example a steam boiler or a waste heat boiler, more preferably a tube bundle or helical exchanger.

E’ fondamentale che l’effluente di reazione venga raffreddato a temperature comprese tra 10°C e 800°C, più preferibilmente tra 10°C e 500°C, ancor più preferibilmente comprese tra 12°C e 400°C, più preferibilmente comprese tra 15°C e 350°C. It is essential that the reaction effluent is cooled to temperatures between 10 ° C and 800 ° C, more preferably between 10 ° C and 500 ° C, even more preferably between 12 ° C and 400 ° C, more preferably comprised between 15 ° C and 350 ° C.

E’ fondamentale che il raffreddamento avvenga con un tempo di residenza calcolato sull’intero sistema di scambio termico (vale a dire considerando sia il dispositivo primario sia quello secondario) inferiore o uguale a 1s, preferibilmente inferiore o uguale 1/10 di secondo e ancor più preferibilmente inferiore o uguale 1/100 di secondo. In questo modo si ottiene la condensazione di acqua e zolfo elementare che si separano così dal gas di sintesi. It is essential that the cooling takes place with a residence time calculated on the entire heat exchange system (i.e. considering both the primary and secondary devices) less than or equal to 1s, preferably less than or equal to 1/10 of a second and again more preferably less than or equal to 1/100 of a second. In this way the condensation of water and elemental sulfur is obtained, which are separated from the synthesis gas.

Oltre a raffreddare efficacemente in tempi rapidi è determinante non sottrarre calore alla zona di reazione, che invariabilmente non lavorerebbe propriamente, producendo depositi carboniosi. In addition to cooling effectively in a short time, it is crucial not to remove heat from the reaction zone, which invariably would not work properly, producing carbon deposits.

A valle del dispositivo di raffreddamento secondario può essere presente un sistema di condensazione, ed eventualmente precipitazione, o di solidificazione dello zolfo, verticale oppure orizzontale. In questo modo è possibile separare anche l’acqua mediante la condensazione, ed eventualmente precipitazione, o di solidificazione dello zolfo. Downstream of the secondary cooling device, a vertical or horizontal condensation and possibly precipitation or sulfur solidification system can be present. In this way it is also possible to separate the water through condensation, and possibly precipitation, or solidification of the sulfur.

I dispositivi di raffreddamento sono stati progettati per garantire l’immediatezza e l’efficienza del raffreddamento, requisiti fondamentali per il successo della tecnologia (ovvero recupero dello zolfo superiore al 95%), tenendo in opportuna considerazione i vincoli imposti dalle alte temperature/pressioni e dalla composizione chimica dell’effluente. The cooling devices have been designed to ensure the immediacy and efficiency of cooling, fundamental requirements for the success of the technology (i.e. recovery of sulfur greater than 95%), taking into consideration the constraints imposed by high temperatures / pressures and the chemical composition of the effluent.

Il procedimento ed il sistema descritti e rivendicati nella presente domanda di brevetto possono essere integrati in tutte le soluzioni industriali in cui sia vantaggioso recuperare lo zolfo contenuto nelle correnti di gas acido ed al contempo produrre gas di sintesi adatto ai principali processi via gas di sintesi. The process and the system described and claimed in the present patent application can be integrated in all industrial solutions in which it is advantageous to recover the sulfur contained in the acid gas streams and at the same time produce synthesis gas suitable for the main processes via synthesis gas.

In particolare nella Figura 1 è rappresentato uno schema a blocchi semplificato in cui si mostra come il sistema oggetto della presente domanda di brevetto possa essere impiegato nel trattamento di gas grezzo proveniente da un giacimento di gas naturale acido contenenti alti quantitativi di H2S e di CO2, per un totale complessivo fino al 60% in volume. In particular, Figure 1 shows a simplified block diagram which shows how the system object of the present patent application can be used in the treatment of raw gas coming from an acid natural gas reservoir containing high quantities of H2S and CO2, for a grand total of up to 60% by volume.

Nella Figura 1 si riporta uno schema a blocchi in cui, in parallelo al sistema di trattamento gas “convenzionale” (sezione B) viene integrato uno schema di trattamento dei gas acidi che utilizza un reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto per la produzione diretta di gas di sintesi e di Zolfo (sezione A). In questo schema si può bilanciare il flusso di gas nelle due sezioni A e B a seconda delle esigenze del contesto e quindi bilanciare la produzione di Gas Naturale e dei suoi sottoprodotti con la produzione delle specie chimiche ottenibili via gas di sintesi. Figure 1 shows a block diagram in which, in parallel to the "conventional" gas treatment system (section B), a treatment scheme for acid gases is integrated which uses a low contact time catalytic partial oxidation reactor for the direct production of synthesis gas and sulfur (section A). In this scheme it is possible to balance the gas flow in the two sections A and B according to the needs of the context and therefore to balance the production of Natural Gas and its by-products with the production of the chemical species obtainable via synthesis gas.

E’ da notare che l’aumento della capacità produttiva della sezione A consente di ridurre le emissioni di gas serra a parità di volume consumato di gas grezzo nelle sezioni A e B e di aumentare il valore aggiunto della produzione complessiva. It should be noted that the increase in the production capacity of section A allows to reduce greenhouse gas emissions for the same volume of raw gas consumed in sections A and B and to increase the added value of overall production.

Nella figura sono indicate anche le possibili applicazioni industriali del gas di sintesi prodotto, quali la sintesi del metanolo, la sintesi di ammoniaca ed urea, produzione di gasoli mediante processi di Fischer-Tropsch e lo sfruttamento di idrogeno in raffineria che può quindi essere riutilizzato nei vari processi di idrotrattamento, aumentando le rese di raffinazione verso prodotti pregiati ed al contempo riducendo i consumi energetici e le emissioni. The figure also indicates the possible industrial applications of the synthesis gas produced, such as the synthesis of methanol, the synthesis of ammonia and urea, the production of gas oils by Fischer-Tropsch processes and the exploitation of hydrogen in the refinery which can then be reused in various hydrotreating processes, increasing refining yields towards fine products and at the same time reducing energy consumption and emissions.

Nelle raffinerie si producono, sia nei processi di distillazione atmosferica, sia nei trattamenti delle varie correnti di processo, correnti di off-gases contenenti composti solforati. In the refineries, both in the atmospheric distillation processes and in the treatments of the various process streams, off-gas streams containing sulfur compounds are produced.

Anche nei processi di raffinazione questi composti vengono rimossi (prevalentemente con lavaggi amminici) e poi trattati nelle unità di Claus per produrre zolfo elementare ed una corrente di fuel gas a basso contenuto di zolfo (sezione B della Figura 1). Also in the refining processes these compounds are removed (mainly with amine washes) and then treated in the Claus units to produce elemental sulfur and a low sulfur content fuel gas stream (section B of Figure 1).

Vengono ora descritti alcuni esempi applicativi della presente invenzione che hanno uno scopo puramente descrittivo e non limitativo e che rappresentano forme di realizzazione preferite secondo la presente invenzione. ESEMPI Some application examples of the present invention are now described which have a purely descriptive and non-limiting purpose and which represent preferred embodiments according to the present invention. EXAMPLES

Le prove catalitiche di trattamento dei gas acidi con il sistema di reazione oggetto della presente domanda di brevetto sono state condotte in un impianto bench-scale come illustrato nelle Figure 3 e 4 dotato di reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto a letto fisso. Tale impianto è caratterizzato da una capacità produttiva fino a 6 Nm<3>/h di gas di sintesi ed è costituito dalle seguenti sette sezioni: The catalytic tests for the treatment of acid gases with the reaction system object of the present patent application were carried out in a bench-scale plant as illustrated in Figures 3 and 4 equipped with a fixed bed low contact time catalytic partial oxidation reactor. . This plant is characterized by a production capacity of up to 6 Nm <3> / h of synthesis gas and consists of the following seven sections:

- Sezione di alimentazione - Power section

- Sezione di miscelazione - Mixing section

- Sezione di reazione - Reaction section

- Sezione di raffreddamento - Cooling section

- Sezione di abbattimento dei Residui Solforati Gassosi - Stoccaggio Prodotti Liquidi - Section for abatement of Gaseous Sulfur Residues - Storage of Liquid Products

- Analisi - Analyses

In Figura 2 è riportato uno schema a blocchi dell’impianto. Le correnti di gas acido, costituita da metano, acido solfidrico, azoto, di ossigeno opzionalmente addizionato ad anidride carbonica ed eventualmente di vapore acqueo sono separatamente preriscaldate (D2) e miscelate (D3) prima di essere alimentate ad un reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto (D4). Nel miscelatore si realizza una miscela omogenea dei reagenti. Una volta formata questa miscela è alimentata al reattore SCT-CPO. Qui avvengono le reazioni che portano alla produzione prevalente di gas di sintesi e di zolfo elementare. Figure 2 shows a block diagram of the system. The acid gas streams, consisting of methane, hydrogen sulphide, nitrogen, oxygen optionally added to carbon dioxide and possibly water vapor are separately preheated (D2) and mixed (D3) before being fed to a catalytic partial oxidation reactor. low contact time (D4). A homogeneous mixture of the reagents is produced in the mixer. Once this mixture is formed it is fed to the SCT-CPO reactor. Here the reactions that lead to the prevalent production of synthesis gas and elemental sulfur take place.

L’effluente in uscita dal reattore ad una temperatura di circa 800-1100°C, in funzione delle condizioni operative, entra nella sezione di raffreddamento (D5), costituita da due dispositivi di scambio termico che abbattono la temperatura a circa 20°C, condensando l’acqua di processo insieme allo zolfo elementare. Il gas di sintesi privo di zolfo viene inviato alla sezione di abbattimento dei residui solforati gassosi (D6, una trappola a soda), quindi in un terzo scambiatore, ai filtri, alla valvola di regolazione della pressione ed infine nella sezione di blow-down (D7) mentre l’acqua e lo zolfo condensati sono inviati alla sezione di stoccaggio (D8). The effluent leaving the reactor at a temperature of about 800-1100 ° C, depending on the operating conditions, enters the cooling section (D5), consisting of two heat exchange devices that reduce the temperature to about 20 ° C, condensing the process water together with elemental sulfur. The synthesis gas without sulfur is sent to the abatement section of gaseous sulfur residues (D6, a soda trap), then in a third exchanger, to the filters, to the pressure regulation valve and finally to the blow-down section ( D7) while the condensed water and sulfur are sent to the storage section (D8).

I punti di campionamento online del gas sono posizionati prima della trappola a soda (per accertare la presenza di eventuali composti solforati, corrente 901) ed a valle del terzo scambiatore (per analizzare la composizione del gas di sintesi prodotto, corrente 902). Ambedue le correnti di campionamento confluiscono nella sezione di Analisi D9. E’ presente anche un punto di campionamento per la corrente liquida, a valle del secondo scambiatore. The online gas sampling points are positioned before the soda trap (to ascertain the presence of any sulfur compounds, current 901) and downstream of the third exchanger (to analyze the composition of the synthesis gas produced, current 902). Both sampling currents flow into the Analysis section D9. There is also a sampling point for the liquid stream, downstream of the second exchanger.

I sensori presenti sull’impianto, localizzato in una cella idonea alle operazioni in pressione, garantiscono di poter operare in sicurezza. Sono infatti presenti sensori per rilevare l’eventuale presenza di infiammabili in cella, di H2S e di mancata aspirazione. In caso di allarme, le alimentazioni dei gas infiammabili sono intercettate all’esterno della cella e viene interrotta l’erogazione di energia elettrica. Un sensore ambientale in sala controllo, rileva invece eventuali perdite di H2S al/dal GC. The sensors on the system, located in a cell suitable for operations under pressure, ensure that you can operate safely. In fact, there are sensors to detect the possible presence of flammables in the cell, H2S and lack of aspiration. In the event of an alarm, the flammable gas supplies are intercepted outside the cell and the electricity supply is interrupted. An environmental sensor in the control room, on the other hand, detects any leaks of H2S to / from the GC.

Si descrivono nel dettaglio le sezioni d’impianto. The plant sections are described in detail.

Sezione di Alimentazione Power section

I gas, alimentati da bombole e/o pacchi bombola, sono convogliati ad un pannello di alimentazione adiacente all’impianto, dotato di Mass-Flow Meter e Controllers per la regolazione dei flussi. The gases, fed by cylinders and / or cylinder packs, are conveyed to a power panel adjacent to the system, equipped with Mass-Flow Meter and Controllers for regulating flows.

La bombola di H2S è rinchiusa in un cabinet, dotato di apposito sistema di lavaggio con N2 per il cambio bombola e munito di sensore per perdite, con segnalazione visiva ed acustica in loco e riportata in sala controllo. The H2S cylinder is locked in a cabinet, equipped with a special washing system with N2 for cylinder change and equipped with a leak sensor, with visual and acoustic signaling on site and reported to the control room.

CH4, H2S, H2, H2O sono convogliati nella stessa linea e preriscaldati in due forni di preriscaldo, mentre O2, CO2 e N2 sono convogliati in una seconda linea e preriscaldati in un unico forno. CH4, H2S, H2, H2O are conveyed in the same line and preheated in two preheating furnaces, while O2, CO2 and N2 are conveyed in a second line and preheated in a single furnace.

E’ presente un doppio sistema di lavaggio impianto (N2 rete ed N2 HP) in caso di Emergency Shut-Down. There is a double system washing system (N2 mains and N2 HP) in case of Emergency Shut-Down.

Le parti “fredde” sono state realizzate in SS 316, mentre le parti “calde” sono in Inconel 625. The "cold" parts were made in SS 316, while the "hot" parts are in Inconel 625.

La sezione di Miscelazione The Mixing section

Il miscelatore è posizionato in testa al reattore ed in esso si realizza la miscelazione omogenea ed in sicurezza della carica acida con vapore acqueo, e della corrente ossidante eventualmente addizionata di CO2. Il dispositivo miscelante è una camera cilindrica di dimensioni 10x6 mm dotata di sistema tubo in tubo, realizzato in Inconel 625; le dimensioni sono state calcolate in modo da ottenere tempi di residenza inferiori a 5 ms. The mixer is positioned at the head of the reactor and in it the homogeneous and safe mixing of the acid charge with water vapor, and of the oxidizing stream possibly added with CO2 is carried out. The mixing device is a 10x6 mm cylindrical chamber equipped with a tube-in-tube system, made of Inconel 625; the dimensions have been calculated in order to obtain residence times of less than 5 ms.

La sezione di Reazione The Reaction section

Il forno è costituito da un serbatoio esterno in acciaio, contenente uno strato di cemento refrattario con annegate tre resistenze che vengono utilizzate esclusivamente per preriscaldare il letto catalitico ed ottenere l’innesco della reazione. Il reattore, che viene inserito nel forno, è costituito da un tubo ceramico (Sillimantin, MonoCriram o altro materiale idoneo) opportunamente sagomato e contenente il letto catalitico e gli schermi termici superiori (Figura 3), posizionati in corrispondenza della resistenza centrale. La gas-impermeabilità è realizzata nella parte superiore mediante utilizzo di colla ceramica. Una griglia a nido d’ape in cordierite sostiene il catalizzatore e gli schermi termici inferiore e superiore, realizzati con pellets di alfa-allumina. Gli schermi termici svolgono la duplice funzione di evitare la retropropagazione del calore di reazione dal letto catalitico verso il flusso “fresco” di miscela reagente e di limitare le dispersioni di calore. Il catalizzatore è posizionato “a sandwich” fra gli schermi termici, in questo caso costituiti da pellets in alfa-allumina (provenienza NORPRO-Saint Gobain) con dimensioni variabili da 1.2 a 3 mm. The furnace consists of an external steel tank, containing a layer of refractory cement with embedded three resistances that are used exclusively to preheat the catalytic bed and to trigger the reaction. The reactor, which is inserted in the furnace, is made up of a ceramic tube (Sillimantin, MonoCriram or other suitable material) suitably shaped and containing the catalytic bed and the upper thermal shields (Figure 3), positioned in correspondence with the central resistance. The gas-impermeability is achieved in the upper part by using ceramic glue. A cordierite honeycomb grid supports the catalyst and the lower and upper thermal screens, made with alpha-alumina pellets. The thermal screens perform the dual function of avoiding the back-propagation of the reaction heat from the catalytic bed towards the “fresh” flow of the reagent mixture and of limiting heat dispersion. The catalyst is positioned as a “sandwich” between the thermal screens, in this case made up of alpha-alumina pellets (from NORPRO-Saint Gobain) with dimensions ranging from 1.2 to 3 mm.

I catalizzatori 424/89 e 424/95 occupano la parte troncoconica del reattore; per realizzare gli esempi descritti nel seguito è stato utilizzato un catalizzatore costituito da pellets in alfa-allumina (provenienza NORPRO-Saint Gobain) su cui è stato depositato, come principio attivo, 1.5% in peso di Rodio con il metodo dell’impregnazione a bagnabilità incipiente. Le dimensioni dei pellets catalitici sono state selezionate in modo da ridurre il grado di vuoto ed ottimizzare l’aspect ratio su tutta la lunghezza del letto catalitico. L’aspect ratio, ovvero il rapporto fra la dimensione di particella (diametro, dp) ed il diametro del reattore, nei reattori a letto fisso deve assumere valori ≥ 5. Il grado di vuoto, ovvero il rapporto fra la densità versata (packed bed density) e la densità di particella, è ottimale quando assume valori non superiori al 40%. Sono stati pertanto approvvigionati carrier (ovvero supporti su cui è stato poi depositato il/i metallo/i nobile/i) di dimensioni tali da ottimizzare i valori assunti da questi due parametri. Per ogni tipo di carrier, il diametro di particella (dp) è stato verificato con il calibro su almeno 30 particelle. The catalysts 424/89 and 424/95 occupy the truncated cone part of the reactor; to realize the examples described below, a catalyst was used consisting of alpha-alumina pellets (from NORPRO-Saint Gobain) on which 1.5% by weight of Rhodium was deposited as an active ingredient with the wettability impregnation method incipient. The dimensions of the catalytic pellets have been selected in order to reduce the vacuum degree and optimize the aspect ratio over the entire length of the catalytic bed. The aspect ratio, i.e. the ratio between the particle size (diameter, dp) and the reactor diameter, in fixed bed reactors must assume values ≥ 5. The vacuum degree, i.e. the ratio between the packed bed density) and the particle density, is optimal when it assumes values not exceeding 40%. Carriers (i.e. supports on which the noble metal (s) were then deposited) of such dimensions as to optimize the values assumed by these two parameters were therefore procured. For each type of carrier, the particle diameter (dp) was verified with the gauge on at least 30 particles.

La sezione di Raffreddamento The Cooling section

Nella Sezione di raffreddamento (Figura 4) la temperatura dell’effluente viene ridotta da 800°C - 1100°C a circa 10°C - 20°C. Si ottiene così la condensazione dell’acqua di processo e dello zolfo elementare, che si separano quindi dalla corrente gassosa e raggiungono la sezione di stoccaggio liquidi. In the cooling section (Figure 4) the effluent temperature is reduced from 800 ° C - 1100 ° C to about 10 ° C - 20 ° C. The condensation of process water and elemental sulfur is thus obtained, which then separate from the gaseous stream and reach the liquid storage section.

Nella configurazione utilizzata per condurre le prove descritte negli esempi, la sezione di raffreddamento risulta costituita da due dispositivi, denominati primario (D501, Figura 4) e secondario (D502, Figura 4). In the configuration used to conduct the tests described in the examples, the cooling section is made up of two devices, named primary (D501, Figure 4) and secondary (D502, Figure 4).

Il dispositivo di raffreddamento primario (D501) è una linea di trasferimento incamiciata (posizionata immediatamente a valle del letto catalitico (D402, D403); la linea incamiciata entra in un serbatoio incamiciato posizionato a valle e contenente un bagno di acqua, indicato come dispositivo di raffreddamento secondario (D502). Nelle due camicie circola una miscela di H2O/glicole, mantenute refrigerate da due chiller a circolazione esterni, Lauda WKL 7000 e Lauda WKL 2200 non rappresentati nella Figura 4. The primary cooler (D501) is a jacketed transfer line (positioned immediately downstream of the catalytic bed (D402, D403); the jacketed line enters a jacketed tank positioned downstream and containing a water bath, referred to as a secondary cooling (D502) A mixture of H2O / glycol circulates in the two jackets, kept refrigerated by two external circulation chillers, Lauda WKL 7000 and Lauda WKL 2200 not shown in Figure 4.

L’effluente di reazione scorre nella linea di trasferimento incamiciata, raffreddandosi: in questo modo il vapore di processo e lo zolfo formatosi nel letto catalitico condensano, rispettivamente, allo stato liquido e solido. La miscela trifase costituita dal gas di sintesi, dallo zolfo e dall’acqua vengono rilasciati in D502 tramite una serie di fori presenti nell’estremità inferiore di D500A, parzialmente immersa nel bagno ad acqua che costituisce D502. The reaction effluent flows in the jacketed transfer line, cooling down: in this way the process vapor and the sulfur formed in the catalytic bed condense, respectively, to the liquid and solid state. The three-phase mixture consisting of synthesis gas, sulfur and water are released in D502 through a series of holes in the lower end of D500A, partially immersed in the water bath that constitutes D502.

La temperatura è monitorata in tre posizioni distinte del dispositivo di raffreddamento primario, rispettivamente a 36.3 mm, a 311.3 mm ed a 724.3 mm dal letto catalitico. Le tre termocoppie sono inserite in un pozzetto in Inconel 625 costituito da un tubo 6x4 mm (estremità inferiore) saldato ad un tubo da 1/8” (estremità superiore). Quest’ultimo è inserito in una guaina ceramica (Alsint 99.7) per protezione dai fenomeni di metal dusting. The temperature is monitored in three distinct positions of the primary cooler, respectively at 36.3 mm, 311.3 mm and 724.3 mm from the catalytic bed. The three thermocouples are inserted in an Inconel 625 pocket consisting of a 6x4 mm tube (lower end) welded to a 1/8 ”tube (upper end). The latter is inserted in a ceramic sheath (Alsint 99.7) to protect against metal dusting phenomena.

Le prove catalitiche hanno evidenziato che la capacità di raffreddare l’effluente in tempi rapidi è essenziale per impedire che lo zolfo prodotto nella sezione di reazione si ricombini con l’idrogeno riformando H2S, un fenomeno ampiamente noto. Infatti si verifica comunemente nei wasteheat boilers degli impianti Claus, in condizioni ben più sfavorevoli alla ricombinazione (pressione operativa poco più che atmosferica e bassa pressione parziale dell’idrogeno). The catalytic tests have shown that the ability to cool the effluent quickly is essential to prevent the sulfur produced in the reaction section from recombining with hydrogen by reforming H2S, a widely known phenomenon. In fact, it commonly occurs in the wasteheat boilers of Claus plants, in conditions much more unfavorable to recombination (operating pressure little more than atmospheric and low partial pressure of hydrogen).

Nella configurazione utilizzata per condurre le prove descritte negli esempi, il dispositivo di raffreddamento primario, realizzato in SS 316, è uno scambiatore a tubo singolo con diametro esterno pari a 40 mm e diametro interno, in cui passa l’effluente, pari a 10 mm. Tale diametro si allarga da 10 a 20 mm in corrispondenza del suo ingresso nel dispositivo di raffreddamento secondario (vessel incamiciato). Si realizza così una “camicia” in cui circola il fluido refrigerante, una miscela acquaglicole. L’estremità superiore del dispositivo, ad 1 mm dalla griglia di sostegno del catalizzatore, è costituita da un cilindro pieno con altezza 5 mm in cui è stato realizzato un invito conico per il convogliamento dell’effluente. Nell’estremità inferiore del dispositivo sono stati realizzati 18 fori con diametro 3 mm, per il rilascio dell’effluente. All’interno del dispositivo è alloggiato il pozzetto per le termocoppie, che riduce la sezione di passaggio dell’effluente ad una corona 10x6 mm. La sezione di abbattimento dei residui solforati gassosi La corrente gassosa secca e priva di zolfo raggiunge la sezione di abbattimento dei residui solforati gassosi, introdotta per evitare l’emissione in atmosfera dell’eventuale H2S non reagito e di altri composti solforati eventualmente formatisi (COS, CS2, SO2). E’ costituita da un serbatoio flangiato con capacità di circa 10 litri contenente idrossido di sodio concentrato al 20% in volume. L’esaurimento della soluzione è verificato manualmente, ad impianto fermo, con cartina al tornasole. L’effluente passa in un pescante munito di fori, è rilasciato nella soluzione caustica dove gorgoglia e risale verso l’uscita attraversando un demister, passa in un filtro, nella valvola regolatrice della pressione ed è infine inviato a Blow-Down. In the configuration used to conduct the tests described in the examples, the primary cooling device, made of SS 316, is a single-tube exchanger with an external diameter of 40 mm and an internal diameter, through which the effluent, equal to 10 mm, passes. . This diameter widens from 10 to 20 mm at its entrance into the secondary cooling device (jacketed vessel). In this way, a “jacket” is created in which the refrigerant fluid, a water-glycol mixture, circulates. The upper end of the device, 1 mm from the catalyst support grid, consists of a solid cylinder with a height of 5 mm in which a conical inlet has been created for conveying the effluent. In the lower end of the device 18 holes with a diameter of 3 mm have been made, for the release of the effluent. The thermocouple well is housed inside the device, which reduces the passage section of the effluent to a 10x6 mm crown. The abatement section of gaseous sulfur residues The dry, sulfur-free gaseous stream reaches the abatement section of gaseous sulfur residues, introduced to avoid the emission into the atmosphere of any unreacted H2S and other sulfur compounds that may have formed (COS, CS2, SO2). It consists of a flanged tank with a capacity of about 10 liters containing concentrated sodium hydroxide at 20% by volume. The exhaustion of the solution is checked manually, with the system stopped, with litmus paper. The effluent passes into a float fitted with holes, is released into the caustic solution where it gurgles and rises towards the outlet through a demister, passes through a filter, the pressure regulating valve and is finally sent to Blow-Down.

La sezione di Stoccaggio Prodotti Liquidi The Liquid Products Storage section

La miscela bifase H2O-S viene scaricata dal fondo del dispositivo di raffreddamento secondario tramite valvola regolatrice ed inviata alla sezione di stoccaggio, ovvero due fusti chiusi inseriti in parallelo. The two-phase H2O-S mixture is discharged from the bottom of the secondary cooling device by means of a regulating valve and sent to the storage section, i.e. two closed drums inserted in parallel.

La sezione di analisi. The analysis section.

Due GC online posizionati nella sala controllo monitorano la composizione dell’effluente prelevato in due differenti punti di campionamento, a monte ed a valle della sezione di abbattimento dei residui solforati gassosi. Uno dei due GC, dotato di rivelatore FID e TCD, analizza la composizione del gas di sintesi mentre l’altro, dotato di rilevatore FPD, è dedicato all’analisi dei composti solforati (eventuale H2S non reagito e suoi prodotti gassosi di conversione –COS, CS2 e SO2-). La linea di campionamento a monte della Sezione di Abbattimento Residui Solforati Gassosi è stata realizzata in Sulfinert. Two online GCs positioned in the control room monitor the composition of the effluent withdrawn at two different sampling points, upstream and downstream of the gaseous sulfur residue abatement section. One of the two GCs, equipped with an FID and TCD detector, analyzes the composition of the synthesis gas while the other, equipped with an FPD detector, is dedicated to the analysis of sulfur compounds (any unreacted H2S and its gaseous conversion products - COS , CS2 and SO2-). The sampling line upstream of the Gaseous Sulfur Residues Abatement Section was built in Sulfinert.

E‘ presente anche un punto di campionamento liquidi, a monte della sezione di stoccaggio dei prodotti liquidi. Il campionatore, in acciaio, è munito di doppia valvola per poter essere prelevato dall’impianto e svuotato sotto cappa. There is also a liquid sampling point upstream from the liquid product storage section. The sampler, made of steel, is equipped with a double valve to be taken from the system and emptied under the hood.

Esempio Comparativo 1 Comparative Example 1

Nel sistema sperimentale di Figura 2, 3 e 4 sono state alimentate le seguenti correnti gassose: In the experimental system of Figures 2, 3 and 4 the following gas streams were fed:

- corrente idrocarburica costituita da Metano, Azoto (2.7% vol.), H2 (4.4% vol.) e H2S (5% vol.) - hydrocarbon stream consisting of Methane, Nitrogen (2.7% vol.), H2 (4.4% vol.) and H2S (5% vol.)

- vapore acqueo - water vapor

- ossigeno puro - pure oxygen

Le portate delle tre correnti sono tali da realizzare rapporti O2/(C+S) e Vapore acqueo/C rispettivamente pari a 0.60 v/v e 0.50 v/v. La velocità spaziale è risultata a circa 44,000 Nl/l cat/h. The flow rates of the three currents are such as to achieve O2 / (C + S) and Water vapor / C ratios equal to 0.60 v / v and 0.50 v / v respectively. The space velocity was found to be about 44,000 Nl / l cat / h.

Il rapporto O2/(C+S) è calcolato come rapporto molare o volumetrico dell’ossigeno, del carbonio idrocarburico e dello zolfo presenti nella miscela di reazione. The O2 / (C + S) ratio is calculated as the molar or volumetric ratio of oxygen, hydrocarbon carbon and sulfur present in the reaction mixture.

Il rapporto vapore acqueo/(C+S) è calcolato come rapporto molare o volumetrico del vapore e del carbonio idrocarburico presenti nella miscela di reazione. The water vapor / (C + S) ratio is calculated as the molar or volumetric ratio of the vapor and hydrocarbon carbon present in the reaction mixture.

La velocità spaziale è definita come rapporto fra la portata alimentata, espressa in condizioni normali Nl/h, ed il volume di catalizzatore, espresso in litri. The space velocity is defined as the ratio between the supplied flow rate, expressed in normal conditions Nl / h, and the volume of catalyst, expressed in liters.

La temperatura di ingresso della miscela reagente è stata di 268°C. Il test è stato realizzato a 6 bar. The inlet temperature of the reagent mixture was 268 ° C. The test was carried out at 6 bar.

L’impianto è stato avviato con una procedura consolidata che prevede l’impiego di solo metano, vapore acqueo ed ossigeno, mentre l’H2S è stato aggiunto solo dopo il raggiungimento delle condizioni stazionarie. In questo test non è stato azionato il dispositivo di raffreddamento primario e la temperatura di uscita (misurata dalla termocoppia posizionata a 36.3 mm dal letto catalitico) è stata di 912°C. Con questa configurazione, si è osservato che buona parte dell’H2S alimentato non veniva convertita. In base alle analisi gascromatografiche è stata determinata una conversione dell’H2S pari a 29.2% vol. Nell’effluente “secco”, oltre all’H2S non reagito si sono rilevate 347 ppm di COS. The plant was started up with a consolidated procedure that involves the use of only methane, water vapor and oxygen, while H2S was added only after reaching stationary conditions. In this test the primary cooler was not operated and the outlet temperature (measured by the thermocouple positioned at 36.3 mm from the catalytic bed) was 912 ° C. With this configuration, it was observed that a large part of the powered H2S was not converted. On the basis of gas chromatographic analyzes, a conversion of H2S equal to 29.2% vol was determined. In the "dry" effluent, in addition to the unreacted H2S, 347 ppm of COS were found.

Gli altri principali risultati sono riportati in Tabella 1. Si osserva che il consumo di ossigeno, un indice di efficienza del processo, indicato come O2 consumato e calcolato come rapporto fra moli di O2 consumato e moli di H2 e CO prodotto, è piuttosto elevato. The other main results are reported in Table 1. It is observed that the oxygen consumption, an efficiency index of the process, indicated as O2 consumed and calculated as the ratio between moles of O2 consumed and moles of H2 and CO produced, is quite high.

Tabella 1 Table 1

Componente Conversione Conversion component

CH4 86.0% CH4 86.0%

O2 100.0% O2 100.0%

H2S 29.2% H2S 29.2%

Componente Selettività Selectivity component

H2 87.7% H2 87.7%

<CO >78.0% <CO> 78.0%

<CO>2 21.4% <CO> 2 21.4%

C2H4 0.6% C2H4 0.6%

C2H6 0.4% C2H6 0.4%

Consumo O2 v. 0.293 O2 consumption v. 0.293

Rapporto H2/CO v/v 2.324 H2 / CO v / v ratio 2.324

Esempio 2Example 2

E’ stata replicata la prova descritta nell’esempio 1, ad eccezione del fatto che è stato inserito il sistema di raffreddamento primario. In questo caso la temperatura di uscita (misurata dalla termocoppia posizionata a 36.3 mm dal letto catalitico) è diminuita da 912°C a 498°C e la conversione dell’H2S è risultata completa. L’unico composto rilevato nell’effluente “secco” è stato COS, in concentrazione molto bassa (10 ppm). The test described in example 1 was replicated, with the exception of the fact that the primary cooling system was inserted. In this case, the outlet temperature (measured by the thermocouple positioned at 36.3 mm from the catalytic bed) decreased from 912 ° C to 498 ° C and the H2S conversion was complete. The only compound found in the "dry" effluent was COS, in a very low concentration (10 ppm).

Gli altri principali risultati sono riportati in Tabella 2. Si osserva che non sono presenti tracce di idrocarburi superiori e che l’efficienza del processo è superiore, in quanto il consumo di ossigeno (O2 cons.) diminuisce a 0.245 v/v. The other main results are shown in Table 2. It is noted that there are no traces of higher hydrocarbons and that the efficiency of the process is higher, as the consumption of oxygen (O2 cons.) Decreases to 0.245 v / v.

Tabella 2 Table 2

Componente Conversione Conversion component

CH4 89.4% CH4 89.4%

<O>2 100.0% <O> 2 100.0%

<H>2<S >100.0% <H> 2 <S> 100.0%

Componente Selettività Selectivity component

H2 94.8% H2 94.8%

CO 85.4% CO 85.4%

CO2 14.6% CO2 14.6%

C2H4 0.0% C2H4 0.0%

C3H6 0.0% C3H6 0.0%

C2H6 0.0% C2H6 0.0%

Consumo O2 v. 0.245O2 consumption v. 0.245

Rapporto H2/CO v/v 2.287H2 / CO v / v ratio 2.287

Esempio 3 Example 3

Nel sistema sperimentale descritto nella parte introduttiva degli esempi, sono state alimentate le seguenti correnti gassose: In the experimental system described in the introductory part of the examples, the following gas streams were fed:

- Carica idrocarburica con composizione riportata in Tabella 3 - Hydrocarbon charge with the composition shown in Table 3

- Vapore acqueo - Water vapor

- Ossigeno puro - Pure oxygen

Tabella 3 Table 3

Gas Naturale Natural gas

CH4 92.0 vol.% CH4 92.0 vol.%

H2S 460 ppmv H2S 460 ppmv

N2 2.5 vol.% N2 2.5 vol.%

CO2 8.813 ppmv CO2 8,813 ppmv

H2 4.6 vol. % H2 4.6 vol. %

I flussi di carica idrocarburica, ossigeno e vapore acqueo sono stati tali da realizzare rapporti O2/(C+S) e Vapore acqueo/C rispettivamente pari a 0.58 v/v e 0.51 v/v, mentre la velocità spaziale è risultata pari a circa 44.4 Nl/l CAT/h. The flows of hydrocarbon, oxygen and water vapor were such as to achieve O2 / (C + S) and water vapor / C ratios respectively equal to 0.58 v / v and 0.51 v / v, while the space velocity was equal to approximately 44.4 Nl / l CAT / h.

La temperatura di ingresso della miscela reagente è stata di 260°C. L’impianto è stato avviato utilizzando solo metano, vapore ed ossigeno, mentre l’H2S è stato aggiunto solo dopo il raggiungimento delle condizioni stazionarie. Il test è stato realizzato a 6 bar ed è stato inserito il sistema di raffreddamento secondario, per cui la temperatura di uscita (misurata dalla termocoppia posizionata a 36.3 mm dal letto catalitico) è stata di 483° C. La prova ha avuto una durata totale di 957 ore, in cui non è stato osservato alcun decadimento dell’attività catalitica. La conversione dell’H2S è sempre stata completa e nella corrente gassosa non è stato rilevato alcun composto solforato (quindi la selettività a zolfo elementare è stata 100%). The inlet temperature of the reagent mixture was 260 ° C. The plant was started up using only methane, steam and oxygen, while H2S was added only after reaching stationary conditions. The test was carried out at 6 bar and the secondary cooling system was inserted, so the outlet temperature (measured by the thermocouple positioned at 36.3 mm from the catalytic bed) was 483 ° C. The test had a total duration 957 hours, in which no decay of the catalytic activity was observed. The H2S conversion has always been complete and no sulfur compound was detected in the gas stream (therefore the selectivity to elemental sulfur was 100%).

Gli altri principali risultati sono riportati in Tabella 4. The other main results are shown in Table 4.

Al termine della prova, il catalizzatore è stato scaricato e sottoposto ad analisi chimico-fisiche mediante SEM-EDS, TEM e XRD. Non è stata riscontrata presenza di depositi carboniosi né di composti solforati adesi alla superficie solida o comunque trattenuti nel catalizzatore. Pertanto il catalizzatore risulta idoneo al trattamento delle cariche acide mediante tecnologia SCT-CPO. At the end of the test, the catalyst was discharged and subjected to physico-chemical analyzes using SEM-EDS, TEM and XRD. No carbon deposits or sulfur compounds adhering to the solid surface or otherwise retained in the catalyst were found. Therefore the catalyst is suitable for the treatment of acid charges by SCT-CPO technology.

Tabella 4 Table 4

Componente Conversione Conversion component

CH4 85.8% CH4 85.8%

O2 100.0% O2 100.0%

H2S 100.0% H2S 100.0%

Componente Selettività Selectivity component

H2 94.7% H2 94.7%

<CO >78.4% <CO> 78.4%

<CO>2 21.3% <CO> 2 21.3%

C2H4 0.1% C2H4 0.1%

C3H6 0.0% C3H6 0.0%

C2H6 0.1% C2H6 0.1%

Consumo O2 v. 0.252 O2 consumption v. 0.252

Rapporto H2/CO v/v 2.42 H2 / CO v / v ratio 2.42

Esempio 4 Example 4

Nel sistema sperimentale descritto nella parte introduttiva degli esempi, sono state alimentate le seguenti correnti gassose: In the experimental system described in the introductory part of the examples, the following gas streams were fed:

- Carica idrocarburica con composizione riportata in Tabella 3 - Hydrocarbon charge with the composition shown in Table 3

- Vapore acqueo - Water vapor

- Ossigeno puro - Pure oxygen

in modo da realizzare rapporti O2/(C+S) e Vapore acqueo/C rispettivamente pari a 0.58 v/v e 0.50 v/v. I flussi delle correnti sono stati tali da ottenere valori di velocità spaziale pari a circa 92 Nl/l CAT/h. La temperatura di ingresso della miscela reagente è stata di 272°C. Il test è stato realizzato a 6 bar. in order to achieve O2 / (C + S) and Water vapor / C ratios equal to 0.58 v / v and 0.50 v / v respectively. The flows of the currents were such as to obtain spatial velocity values equal to about 92 Nl / l CAT / h. The inlet temperature of the reagent mixture was 272 ° C. The test was carried out at 6 bar.

L’impianto è stato avviato utilizzando solo metano, vapore ed ossigeno, mentre l’H2S è stato aggiunto solo dopo il raggiungimento delle condizioni stazionarie. Avendo inserito il dispositivo di raffreddamento primario, la temperatura di uscita (misurata dalla termocoppia posizionata a 36.3 mm dal letto catalitico) è stata di 499° C. The plant was started up using only methane, steam and oxygen, while H2S was added only after reaching stationary conditions. Having inserted the primary cooler, the outlet temperature (measured by the thermocouple positioned at 36.3 mm from the catalytic bed) was 499 ° C.

La conversione dell’H2S è risultata pari a 100% vol. Nell’effluente “secco”, non è stata rilevata traccia di alcun composto solforato (selettività a zolfo elementare pari a 100%). The H2S conversion was equal to 100% vol. In the "dry" effluent, no trace of any sulfur compound was detected (selectivity to elemental sulfur equal to 100%).

Gli altri principali risultati sono riportati in Tabella 5. The other main results are reported in Table 5.

Tabella 5 Table 5

Componente Conversione Conversion component

CH4 87.2% CH4 87.2%

O2 100.0% O2 100.0%

H2S 100.0% H2S 100.0%

Componente Selettività Selectivity component

<H>2 93.2% <H> 2 93.2%

<CO >83.9% <CO> 83.9%

<CO>2 15.5% <CO> 2 15.5%

<C>2<H>4 0.3% <C> 2 <H> 4 0.3%

C3H6 0.0% C3H6 0.0%

C2H6 0.3% C2H6 0.3%

Consumo O2 v. 0.244 O2 consumption v. 0.244

Rapporto H2/CO v/v 2.22 H2 / CO v / v ratio 2.22

Esempio 5 Example 5

Nel sistema sperimentale descritto nella parte introduttiva degli esempi, sono state alimentate le seguenti correnti gassose: In the experimental system described in the introductory part of the examples, the following gas streams were fed:

● Carica idrocarburica con composizione riportata in Tabella 3 ● Hydrocarbon charge with the composition shown in Table 3

● Vapore acqueo ● Water vapor

● Ossigeno puro ● Pure oxygen

in modo da realizzare rapporti O2/(C+S) e vapore acqueo/C rispettivamente pari a 0.50 v/v e 0.50 v/v. I flussi delle correnti sono stati tali da ottenere valori di velocità spaziale pari a circa 41 Nl/l CAT/h. La temperatura di ingresso della miscela reagente è stata di 264°C. Il test è stato realizzato a 6 bar. in order to achieve O2 / (C + S) and water vapor / C ratios equal to 0.50 v / v and 0.50 v / v respectively. The flows of the currents were such as to obtain spatial velocity values equal to approximately 41 Nl / l CAT / h. The inlet temperature of the reagent mixture was 264 ° C. The test was carried out at 6 bar.

L’impianto è stato avviato utilizzando solo metano, vapore ed ossigeno, mentre l’H2S è stato aggiunto solo dopo il raggiungimento delle condizioni stazionarie. Avendo inserito il dispositivo di raffreddamento primario, la temperatura di uscita (misurata dalla termocoppia posizionata a 36.3 mm dal letto catalitico) è stata di 456° C. The plant was started up using only methane, steam and oxygen, while H2S was added only after reaching stationary conditions. Having inserted the primary cooler, the outlet temperature (measured by the thermocouple positioned at 36.3 mm from the catalytic bed) was 456 ° C.

La conversione dell’H2S è risultata pari a 100% vol. Nell’effluente “secco”, non è stata rilevata traccia di alcun composto solforato (selettività a zolfo elementare pari a 100%). The H2S conversion was equal to 100% vol. In the "dry" effluent, no trace of any sulfur compound was detected (selectivity to elemental sulfur equal to 100%).

Gli altri principali risultati sono riportati in Tabella 6. The other main results are reported in Table 6.

Tabella 6 Table 6

Componente Conversione Conversion component

CH4 71.3% CH4 71.3%

O2 100.0% O2 100.0%

H2S 100.0% H2S 100.0%

Componente Selettività Selectivity component

H2 91.7% H2 91.7%

CO 79.2% CO 79.2%

<CO>2 20.4% <CO> 2 20.4%

<C>2<H>4 0.1% <C> 2 <H> 4 0.1%

C3H6 0.0% C3H6 0.0%

C2H6 0.2% C2H6 0.2%

Consumo O2 v. 0.266 O2 consumption v. 0.266

Rapporto H2/CO v/v 2.32 H2 / CO v / v ratio 2.32

Esempio 6 Example 6

Nel sistema sperimentale descritto nella parte In the experimental system described in the part

introduttiva degli esempi, sono state alimentate le introductory examples, the

seguenti correnti gassose: following gas streams:

● Carica idrocarburica con composizione riportata in ● Hydrocarbon charge with composition shown in

Tabella 3 Table 3

● Vapore acqueo ● Water vapor

● Ossigeno puro ● Pure oxygen

in modo da realizzare rapporti O2/(C+S) e vapore acqueo/C in order to achieve O2 / (C + S) and water vapor / C ratios

rispettivamente pari a 0.58 v/v e 0.50 v/v. I flussi delle respectively equal to 0.58 v / v and 0.50 v / v. The flows of

correnti sono stati tali da ottenere valori di velocità currents were such as to obtain velocity values

spaziale pari a circa 68,24 Nl/l CAT/h. La temperatura di spatial equal to approximately 68.24 Nl / l CAT / h. The temperature of

ingresso della miscela reagente è stata di 271°C. Il test inlet of the reagent mixture was 271 ° C. The test

è stato realizzato a 15 bar. was made at 15 bar.

L’impianto è stato avviato utilizzando solo metano, vapore The plant was started up using only methane and steam

ed ossigeno, mentre l’H2S è stato aggiunto solo dopo il and oxygen, while H2S was added only after

raggiungimento delle condizioni stazionarie. Avendo achievement of stationary conditions. Having

inserito il dispositivo di raffreddamento primario, la inserted the primary cooler, the

temperatura di uscita (misurata dalla termocoppia outlet temperature (measured by the thermocouple

posizionata a 36.3 mm dal letto catalitico) è stata di positioned at 36.3 mm from the catalytic bed) was

495°C. 495 ° C.

La conversione dell’H2S è risultata pari a 100% vol. The H2S conversion was equal to 100% vol.

Nell’effluente “secco”, non è stata rilevata traccia di In the "dry" effluent, no trace of

alcun composto solforato (selettività a zolfo elementare no sulfur compounds (selectivity to elemental sulfur

pari a 100%): si osserva come l’innalzamento della equal to 100%): it is observed how the rise of the

pressione non alteri le caratteristiche di reattività del pressure does not alter the reactivity characteristics of the

sistema. system.

Gli altri principali risultati sono riportati in Tabella The other main results are shown in the Table

7. 7.

Tabella 7 Table 7

Componente Conversione CH4 87.2% Component Conversion CH4 87.2%

<O>2 100.0% <O> 2 100.0%

<H>2<S >100.0% Componente Selettività H2 94.4% <H> 2 <S> 100.0% Component Selectivity H2 94.4%

CO 79.7% CO 79.7%

CO2 19.9% CO2 19.9%

C2H4 0.1% C2H4 0.1%

C3H6 0.0% C3H6 0.0%

C2H6 0.3% Consumo O2 v. 0.248 Rapporto H2/CO v/v 2.37 C2H6 0.3% O2 consumption v. 0.248 H2 / CO ratio v / v 2.37

Claims (12)

RIVENDICAZIONI 1. Un procedimento per l’ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto per la produzione di zolfo elementare e gas di sintesi in un unico passaggio a partire da idrocarburi gassosi acidi, detto procedimento comprendente i seguenti stadi: ● eventualmente preriscaldare detta corrente idrocarburica acida, eventualmente miscelata con vapore acqueo surriscaldato, a temperature comprese tra 50°C e 400°C; quindi ● alimentare ad una sezione di miscelazione detta corrente idrocarburica acida, eventualmente pre- riscaldata, e/o eventualmente miscelata a vapore acqueo surriscaldato; e separatamente alimentare a detta sezione di miscelazione una corrente ossidante scelta fra aria, aria arricchita, ossigeno, eventualmente miscelata con vapore acqueo surriscaldato; formando una miscela di reagenti; ● alimentare ad un reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto detta miscela reagente e condurre la reazione di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto in presenza di un letto catalitico eventualmente a molteplici strati convertendo detta miscela reagente e producendo un effluente che contiene gas di sintesi e zolfo ed eventualmente prodotti solforati; ● raffreddare detto effluente in un sistema di scambio termico accoppiato a detto reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto e posto a valle di detto reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto, a temperature comprese tra 10°C e 500°C e con un tempo di residenza inferiore o uguale a 1s nel sistema di scambio termico; ● condensare, eventualmente precipitare, o solidificare zolfo elementare separandolo così da gas di sintesi. CLAIMS 1. A process for partial catalytic oxidation a low contact time for sulfur production elementary and synthesis gas in a single step a starting from acid gaseous hydrocarbons, said process comprising the following stages: ● if necessary, preheat this current acid hydrocarbon, optionally mixed with superheated water vapor, at temperatures included between 50 ° C and 400 ° C; so ● feed to a so-called mixing section acid hydrocarbon current, possibly pre- heated, and / or possibly mixed with steam superheated water; and separately feed a said mixing section a stream oxidant chosen from air, enriched air, oxygen, possibly mixed with water vapor overheated; forming a mixture of reactants; ● feed to a partial oxidation reactor low contact time catalytic said mixture reagent and conduct the oxidation reaction partial catalytic with low contact time in presence of a catalytic bed possibly a multiple layers converting said mixture reacting and producing an effluent that contains gas of synthesis and sulfur and possibly products sulphured; ● cooling said effluent in a system of heat exchange coupled to said reactor low time catalytic partial oxidation contact is located downstream of said reactor low time catalytic partial oxidation contact, at temperatures between 10 ° C and 500 ° C and with a residence time less than or equal to 1s in the heat exchange system; ● condense, possibly precipitate, or solidify elemental sulfur thus separating it from synthesis gas. 2. Il procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui gli idrocarburi gassosi acidi contengono acido solfidrico, eventualmente altri composti solforati e/o anidride carbonica in quantità fino al 60% in volume. 2. The process according to claim 1 wherein the acid gaseous hydrocarbons contain hydrogen sulphide, optionally other sulfur compounds and / or carbon dioxide in quantities up to 60% by volume. 3. Il procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui il letto catalitico eventualmente a molteplici strati contiene in ogni strato un catalizzatore che comprende una parte attiva consistente in un metallo scelto nel gruppo dei metalli nobili, ed un supporto scelto fra gli ossidi ceramici con elevata resistenza termomeccanica e stabilità chimica in condizioni ossidanti e riducenti superiori o uguali a 1500°C. 3. The process according to claim 1 or 2 wherein the catalytic bed optionally with multiple layers contains in each layer a catalyst comprising an active part consisting of a metal selected from the group of noble metals, and a support selected from the ceramic oxides with high thermo-mechanical resistance and chemical stability in oxidizing and reducing conditions higher than or equal to 1500 ° C. 4. Il procedimento secondo la rivendicazione 3 in cui i metalli nobili sono scelti fra Rh, Ru, Pd, Pt, Ar, Os, Ir, Au e loro miscele. 4. The process according to claim 3 wherein the noble metals are selected from Rh, Ru, Pd, Pt, Ar, Os, Ir, Au and their mixtures. 5. Il procedimento secondo la rivendicazione 3 in cui i supporti sono scelti fra ossidi di Alluminio con fasi alfa; ossidi di Zirconio anche stabilizzati con Ittrio; ossidi di Cerio; ossidi misti di Magnesio ed Alluminio e/o ossidi misti di Magnesio o Manganese, esalluminati, composti avente struttura perovskitica. 5. The process according to claim 3 wherein the supports are selected from aluminum oxides with alpha phases; Zirconium oxides also stabilized with Yttrium; cerium oxides; mixed oxides of Magnesium and Aluminum and / or mixed oxides of Magnesium or Manganese, hexaluminates, compounds with a perovskite structure. 6. Il procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 3 a 5 in cui la quantità di metalli nobili presenti come componente attiva varia da 0.2% a 10% in peso. The process according to any one of claims 3 to 5 wherein the quantity of noble metals present as active component varies from 0.2% to 10% by weight. 7. Il procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 6 in cui la reazione è effettuata a pressioni comprese tra 1 atm e 40 atm. 7. The process according to any one of claims 1 to 6 wherein the reaction is carried out at pressures ranging from 1 atm to 40 atm. 8. Il procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 7 in cui il rapporto O2/(C S), dove C sono gli atomi di carbonio idrocarburico e S gli atomi di zolfo, è compreso tra 0.2 v/v e 0.8 v/v. 8. The process according to any one of claims 1 to 7 wherein the ratio O2 / (C S), where C are the hydrocarbon carbon atoms and S the sulfur atoms, is between 0.2 v / v and 0.8 v / v. 9. Il procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 8 in cui il rapporto vapore acqueo/C è compreso tra 0.0 v/v e 3.0 v/v. 9. The procedure according to any one of the claims 1 to 8 wherein the vapor ratio aqueous / C is between 0.0v / v and 3.0v / v. 10.Un sistema di reazione per condurre un’ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto che comprende: ● una sezione di miscelazione dei reagenti; ● Una sezione di reazione contenente almeno un reattore di ossidazione parziale catalitica a basso tempo di contatto (SCT-CPO), accoppiato a detta sezione di miscelazione; ● un sistema di scambio termico posto a valle di detto reattore SCT-CPO ed accoppiato a detto reattore SCT- CPO; ed ● un sistema di condensazione, ed eventualmente precipitazione, o di solidificazione dello zolfo; in cui detta zona di miscelazione include un’area di distribuzione per alimentare i reagenti ed una camera di miscelazione in cui vengono miscelati i reagenti; in cui detto reattore di ossidazione parziale catalitica comprende una zona catalitica tronco-conica a sezione crescente, connessa alla zona di miscelazione, in cui si consumano l’ossidante, il vapore acqueo e gli idrocarburi gassosi acidi e si forma l’effluente di reazione; in cui detto sistema di scambio termico è caratterizzato dal fatto di comprendere due dispositivi di raffreddamento, uno primario ed uno secondario, ove: ● il dispositivo primario è accoppiato fluidodinamicamente al reattore SCT-CPO di reazione ed è o un dispositivo che include una o più condotte di trasferimento tubolare, eventualmente incamiciate, le cui estremità sono aperte in modo da consentire il passaggio dell’effluente di reazione; oppure detto dispositivo primario è un sistema che inietta acqua direttamente nell’effluente di reazione; ● il dispositivo secondario è in grado di generare vapore acqueo sfruttando il calore dell’effluente di reazione, è connesso fluidodinamicamente al dispositivo primario ed è posto a valle di detto dispositivo primario. 10. A reaction system to conduct oxidation partial catalytic with low contact time which comprehends: ● a reagent mixing section; ● A reaction section containing at least one reactor of low time catalytic partial oxidation contact (SCT-CPO), coupled to said section of mixing; ● a heat exchange system located downstream of said SCT-CPO reactor and coupled to said SCT-reactor CPO; and ● a condensation system, and possibly precipitation, or solidification of sulfur; in which said mixing area includes an area of distribution to feed the reagents and a chamber of mixing in which the reagents are mixed; wherein said catalytic partial oxidation reactor it comprises a sectional truncated conical catalytic zone increasing, connected to the mixing zone, in which si they consume the oxidant, water vapor and hydrocarbons gaseous acids and the reaction effluent is formed; wherein said heat exchange system is characterized by comprising two cooling devices, one primary and one secondary, where: ● the primary device is paired fluid dynamically to the reaction reactor SCT-CPO and it is either a device that includes one or more conduits tubular transfer, possibly jacketed, whose ends are open so as to allow the passage of the reaction effluent; or said primary device is a system that injects water directly in the reaction effluent; ● the secondary device is capable of generating water vapor by exploiting the heat of the effluent of reaction, is fluid-dynamically connected to the primary device and is placed downstream of said primary device. 11. Il sistema di reazione secondo la rivendicazione 10 in cui la zona di miscelazione include: ● una sezione di ingresso in cui si trovano ingressi per alimentare separatamente gas idrocarburici acidi, eventualmente addizionati di vapore acqueo, e la corrente ossidante, eventualmente addizionata di vapore acqueo; ● una zona di distribuzione dei reagenti gassosi, preferibilmente contenente almeno un elemento tubolare, preferibilmente verticale, ed ● una camera di miscelazione in cui vengono miscelati i reagenti in fase gas eventualmente addizionati di vapore acqueo e la corrente ossidante eventualmente addizionata di vapore acqueo, formando una miscela omogenea. 11. The reaction system according to claim 10 in which the mixing zone includes: ● an input section containing inputs for separately feed acid hydrocarbon gases, possibly added with water vapor, and the oxidizing current, possibly with the addition of water vapor; ● a distribution area of the gaseous reagents, preferably containing at least one element tubular, preferably vertical, ed ● a mixing chamber in which i gas phase reagents possibly added with water vapor and possibly the oxidizing current added with water vapor, forming a mixture homogeneous. 12.Il sistema di reazione secondo la rivendicazione 10 in cui la sezione di reazione comprende: ● un letto catalitico eventualmente a molteplici strati di forma tronco-conica a sezione crescente, che contiene in ogni strato un catalizzatore consistente in un supporto su cui è depositata la parte attiva del catalizzatore; ● Strati di materiale che funzionano da schermo termico disposti a monte e, opzionalmente, a valle del letto catalitico secondo una geometria cilindrica; ● materiali refrattari che contengono la sezione di reazione, a loro volta inseriti in un contenitore metallico. ● Una griglia o una struttura costituita da materiali refrattari preformati sostengono gli schermi termici e il letto catalitico. 12. The reaction system according to claim 10 in which the reaction section includes: ● a possibly multiple catalytic bed truncated cone-shaped layers with increasing section, which contains a catalyst in each layer consisting of a support on which the active part of the catalyst; ● Layers of material that act as a screen thermal arranged upstream and, optionally, downstream of the catalytic bed according to a geometry cylindrical; ● refractory materials that contain the reaction section, in turn placed in a metal container. ● A grid or structure made of pre-formed refractory materials supports the heat shields and the catalytic bed.
IT102018000010229A 2018-11-12 2018-11-12 PROCESS OF PARTIAL CATALYTIC OXIDATION WITH LOW CONTACT TIME FOR THE PRODUCTION OF SULFUR AND SYNTHESIS GAS STARTING FROM ACID GASES IT201800010229A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000010229A IT201800010229A1 (en) 2018-11-12 2018-11-12 PROCESS OF PARTIAL CATALYTIC OXIDATION WITH LOW CONTACT TIME FOR THE PRODUCTION OF SULFUR AND SYNTHESIS GAS STARTING FROM ACID GASES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000010229A IT201800010229A1 (en) 2018-11-12 2018-11-12 PROCESS OF PARTIAL CATALYTIC OXIDATION WITH LOW CONTACT TIME FOR THE PRODUCTION OF SULFUR AND SYNTHESIS GAS STARTING FROM ACID GASES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT201800010229A1 true IT201800010229A1 (en) 2020-05-12

Family

ID=65409370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102018000010229A IT201800010229A1 (en) 2018-11-12 2018-11-12 PROCESS OF PARTIAL CATALYTIC OXIDATION WITH LOW CONTACT TIME FOR THE PRODUCTION OF SULFUR AND SYNTHESIS GAS STARTING FROM ACID GASES

Country Status (1)

Country Link
IT (1) IT201800010229A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100023708A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-14 Idrogena S R L PLANT AND PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN FROM SCISION OF METHANE MOLECULES

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6403051B1 (en) * 1999-07-30 2002-06-11 Conoco Inc. Recovery of sulfur from H2S and concurrent production of H2 using short contact time CPOX
US20020110521A1 (en) * 1999-07-30 2002-08-15 Keller Alfred E. SPOX-enhanced process for production of synthesis gas
US7122170B2 (en) * 2000-07-25 2006-10-17 Conocophillips Company Catalysts for SPOC™ enhanced synthesis gas production
WO2011151082A1 (en) * 2010-06-03 2011-12-08 Eni S.P.A. Catalytic system for catalytic partial oxidation processes with a short contact time

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6403051B1 (en) * 1999-07-30 2002-06-11 Conoco Inc. Recovery of sulfur from H2S and concurrent production of H2 using short contact time CPOX
US20020110521A1 (en) * 1999-07-30 2002-08-15 Keller Alfred E. SPOX-enhanced process for production of synthesis gas
US7122170B2 (en) * 2000-07-25 2006-10-17 Conocophillips Company Catalysts for SPOC™ enhanced synthesis gas production
WO2011151082A1 (en) * 2010-06-03 2011-12-08 Eni S.P.A. Catalytic system for catalytic partial oxidation processes with a short contact time

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Chem. Eng. Journal", vol. 155, 2009, ELSEVIER, pages: 553 - 566
"L., Fundamentals-Gas LRGCC 2006 Conference sweetening", PROCEEDINGS: LAURANCE REID GAS CONDITIONING CONFERENCE, vol. 56, 26 February 2006 (2006-02-26)
"Nexant. Coal to Chemicals - Visiting and revisiting the future; ChemSystem prospectus", 2012, NEXANT
A. J. KIDNAY; W. R. PARRISH; D. G. MCCARTNEY: "Fundamentals of natural gas processing", CRC PRESS
CATAL. TODAY, vol. 106, no. 1-4, 2005, pages 30 - 33
CHEM. REV., vol. 107, no. 10, 2007, pages 3952 - 3991
IND. ENG. CHEM. RES., vol. 41, no. 6, 2002, pages 1389 - 1392
IND. ENG. CHEM. RES., vol. 47, no. 7, 2008, pages 2109 - 2121
IND. ENG. CHEM. RES., vol. 49, 19 July 2010 (2010-07-19), pages 7371 - 7388
IND. ENG. CHEM. RES., vol. 52, no. 48, 2013, pages 17023 - 17037

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100023708A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-14 Idrogena S R L PLANT AND PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN FROM SCISION OF METHANE MOLECULES
WO2023042053A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-23 Idrogena Srl Plant and process for producing hydrogen from scission of methane molecules

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2556671C2 (en) Method of obtaining hydrogen based on liquid hydrocarbons, gaseous hydrocarbons and/or oxygen-containing compounds, including those obtained from biomass
CA2826340C (en) A two-stage gas washing method
RU2570659C2 (en) Producing ammonia using ultrapure, high-pressure hydrogen
CN104583121B (en) Reformer, reforming method, the manufacture device with the chemical products of reformer and the manufacture method of chemical products
US8685282B2 (en) Process for the production of syngas and hydrogen starting from reagents comprising liquid hydrocarbons, gaseous hydrocarbons, and/or oxygenated compounds, also deriving from biomasses, by means of a non-integrated membrane reactor
GB2024244A (en) Production of clean hcn-free synthesis gas
KR102589171B1 (en) Method and apparatus for production of hydrogen
CA2698246C (en) A system and process for hydrocarbon synthesis
KR20240017359A (en) Method and plant for producing pure hydrogen by steam reforming while lowering carbon dioxide emissions
Damanabi et al. Potential of tri-reforming process and membrane technology for improving ammonia production and CO2 reduction
RU2474533C1 (en) Method of producing elementary sulphur from sulphur dioxide-containing exhaust gas
IT201800010229A1 (en) PROCESS OF PARTIAL CATALYTIC OXIDATION WITH LOW CONTACT TIME FOR THE PRODUCTION OF SULFUR AND SYNTHESIS GAS STARTING FROM ACID GASES
WO2020234708A1 (en) Furnace and process for synthesis gas production
NL2030905B1 (en) Hybrid ammonia decomposition system
AU2013280850B2 (en) Carbon oxides removal
CA3230466A1 (en) Method for retrofitting a hydrogen production unit
GB2614780A (en) Method for retrofitting a hydrogen production unit
EP3169663B1 (en) Method for revamping a urea production complex
EP2867188B1 (en) Converting carbon oxides in gas phase fluids
US4636377A (en) Integrated scrubbing of SO2 and production of sulfur
ITMI20002775A1 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN
ITMI20000551A1 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN
ITMI20102017A1 (en) REFORM PROCEDURE STARTING FROM A RAW ACID GAS CURRENT
JPS6042202A (en) Manufacture of clean dehydrated gas flow and clean saturatedgas flow of synthetic gas simultaneously