ITMI20070179A1

ITMI20070179A1 - Metodo per estrarre il solfuro di idrogeno contenuto in un gas idrocarburico

Info

Publication number: ITMI20070179A1
Application number: IT000179A
Authority: IT
Inventors: Jean-Paul Cousin; Jean Elgue; Dinh Viep Hoang; Anne-Claire Lucquin; Julia Magne-Drisch; Gauthier Perdu; Damien Roquet; Christian Streicher
Original assignee: Inst Francais Du Petrole; Total Sa
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2007-08-07
Also published as: CA2576905A1; FR2897066B1; US20080187485A1; US7803271B2; CA2576905C; FR2897066A1

Description

Descrizione dell'Invenzione avente per titolo

“METODO PER ESTRARRE IL SOLFURO DI IDROGENO CONTENUTO IN UN GAS IDROCARBURICO”

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda la sfera della deacidificazione di un gas contenente idrocarburi, ad esempio di un gas naturale.

SFONDO DELL'INVENZIONE

L'uso di solventi liquidi termicamente rigenerabili per estrarre il solfuro di idrogeno contenuto in un gas, in particolare in un gas naturale, è ampiamente noto. Esempi dei solventi d'uso più comune sono soluzioni acquose di ammine e alcuni solventi fisici come solfolano, metanolo, N-formil morfolina, acetil morfolina, propilene carbonato. Sebbene molti solventi idonei per estrarre H2S permettano anche di estrarre CO2, alcuni di essi esibiscono tuttavia una selettività per H2S rispetto a CO2, e sono pertanto usati quando la quantità di CO2estratta con H2S deve essere limitata. Esempi dei solventi selettivi per H2S d'uso più comune sono metildietanolammina (MDEA), diisopropanolammina (DIPA), nonché ammine stericamente ingombrate e alcuni solventi fisici come, ad esempio, dimetil etere polietilene glicole o N-metil pirrolidone.

Questi metodi richiedono generalmente uno stadio di estrazione dell'H2S contenuto nel gas da trattare, mediante contatto di questo gas con il solvente rigenerato in un assorbitore operativo alla pressione del gas da trattare, seguito da uno stadio di rigenerazione termica, generalmente ad una pressione leggermente maggiore della pressione atmosferica, generalmente tra 1 e 5 bar, preferibilmente tra 1,5 e 3 bar. Questa rigenerazione termica è generalmente condotta in una colonna provvista di un ribollitore sui fondo e di un condensatore in testa, permettendo di raffreddare i composti acidi rilasciati dalla rigenerazione, e di riciclare i condensati alla sommità dei rigeneratore come riflusso.

Quando la pressione del gas da trattare è nettamente maggiore della pressione atmosferica, ad esempio nel caso di un gas naturale che deve essere trattato ad una pressione nell'ordine di 70 bar, il solvente ricco di H2S, ottenuto sul fondo dell'assorbitore, può contenere quantità significative di idrocarburi dissolti. È quindi prassi comune eseguire uno stadio di rilascio di questi idrocarburi dissolti, vaporizzati mediante una semplice espansione del solvente ricco di H2S. Questa espansione è condotta ad una pressione intermedia tra quella del gas grezzo da trattare e quella dello stadio di rigenerazione termica, tipicamente nell'ordine di 5-15 bar. Dal solvente ricco di H2S è quindi separato un gas contenente la maggior parte degli idrocarburi dissolti, che può essere usato come gas combustibile. A volte, questo gas è lavato con un flusso di solvente rigenerato, proveniente dallo stadio termico, allo scopo di riassorbire i composti acidi, in particolare l'H2S rilasciato dopo l'espansione. Questo lavaggio del gas combustibile rilasciato dall'espansione è generalmente effettuato in una colonna collocata direttamente sul tamburo separatore, tra il gas e il liquido espanso. Il solvente, così caricato di H2S, è direttamente miscelato con il solvente espanso ed inviato allo stadio di rigenerazione termica.

Per ridurre i consumi di calore di questi metodi, è generalmente condotto uno stadio di scambio termico tra il solvente ricco ottenuto dopo l'espansione, e il solvente rigenerato ottenuto, caldo, sul fondo della colonna di rigenerazione.

La rigenerazione di questi solventi produce un effluente gassoso ricco di composti acidi, essenzialmente contenente l'H2S e il CO2estratti. Questo effluente acido è generalmente soggetto ad un trattamento, allo scopo di convertire l'H2S in zolfo elementare, non tossico e facile da trasportare. Il metodo di conversione d'uso più comune è il processo Claus, descritto in particolare nei documenti FR-2.494.255 e FR-2.327.960, in cui il gas acido estratto è sottoposto ad una parziale combustione in aria, o in aria arricchita di ossigeno, generando una miscela stechiometrica di H2S e CO2e dello zolfo elementare, ricuperato per condensazione. Questo primo stadio termico è generalmente seguito da uno-tre stadi di conversione catalitica, durante cui l'H2S e il CO2reagiscono e formano zolfo elementare, secondo la reazione Claus:

2 H2S SO2← → 3/x Sx 2 H2O

Dopo gli stadi catalitici del processo Claus, è ottenuto un gas ancora contenente notevoli quantità di prodotti a base di zolfo (SO2, H2S, oltre che COS, CS2e zolfo elementare). Per limitare lo smaltimento di questi composti nell'ambiente, questo tipo di gas è generalmente soggetto ad un trattamento di raffinazione complementare. Per eseguire questo tipo di trattamento di raffinazione, sono state proposte e adoperate diverse tecnologie. Uno dei metodi più comunemente usati consiste nel convertire tutti i composti di zolfo di questo gas in H2S, tramite reazione con gas riducenti (idrogeno, CO), in presenza di un catalizzatore adatto. Il gas residuo così ottenuto dopo questo stadio di riduzione catalitica è quindi lavato con un solvente, permettendo un'estrazione selettiva dell'H2S e, dopo una rigenerazione di questo solvente, il riciclaggio dell'H2S così estratto allo stadio termico deirimpianto Claus.

Per lavare il gas residuo proveniente dallo stadio di riduzione catalitica a valle deirimpianto Claus, è possibile usare un solvente selettivo, ad esempio una soluzione acquosa di MDEA.

Quando il gas grezzo da trattare è un gas naturale contenente CO2e quantità rilevanti di idrocarburi aromatici (ad esempio alcune centinaia di ppmv), quantità considerevoli di questi composti si trovano in miscela con l'H2S nel gas acido. Di fatto, per quanto lo stadio di espansione del solvente ricco di H2S, ottenuto sul fondo dell'assorbitore, permetta di rilasciare la maggior parte degli idrocarburi leggeri (metano, etano, ...) dissolti nel solvente sul fondo dell'assorbitore, esso non consente di estrarre la maggior parte dei composti più pesanti, in particolare dei composti aromatici, la cui solubilità nei solventi è generalmente molto superiore rispetto a quella degli idrocarburi alitatici. Alla sommità del rigeneratore è quindi comunemente ottenuto un gas acido che può contenere diverse centinaia di ppmv di idrocarburi aromatici.

Inoltre, persino in presenza di solventi che consentono un assorbimento selettivo di H2S rispetto a CO2, si continua ad osservare un certo co-assorbimento di CO2. Quando il gas grezzo da tratare contiene più CO2che H2S, questo co-assorbimento può generare un gas acido contenente quote grandi, o persino principali, di CO2.

La presenza simultanea di grandi quantità di CO2e di quote rilevanti (alcune centinaia di ppmv) di idrocarburi aromatici in un gas acido comporta determinate difficoltà nella conversione dell'H2S di questo gas in zolfo, per mezzo del processo Claus. La diluizione di H2S con CO2riduce infatti la temperatura ottenuta nel forno dello stadio termico Claus. Questo abbassamento di temperatura riduce a sua volta la distruzione dei composti aromatici, che sono quindi presenti in quote rilevanti negli stadi catalitici successivi. La presenza di questi composti aromatici durante questi stadi catalitici può quindi causare diversi problemi operativi come: la produzione di zolfo colorato, contaminato da composti contenenti carbonio, e quindi inadato per la vendita, intasamenti e perdita di attività dei catalizzatori, dovuta alla formazione e al deposito di composti contenenti carbonio sui catalizzatori (carsul).

Inoltre, quando la diluizione dell' H2S nell'effluente gassoso prodotto durante la rigenerazione diventa troppo alta, non è più possibile avere uno stadio termico nel processo Claus. Si potrebbe prendere in considerazione un trattamento dei gas altamente diluiti (contenenti solo alcuni punti percentuale in volume di H2S) per mezzo di processi di ossidazione direta, in cui il gas acido e l'aria sono portati diretamente a contato in presenza di un catalizzatore adato, consentendo la reazione tra l'H2S e l'ossigeno dell'aria da controllare, in modo da produrre essenzialmente soltanto zolfo, ma anche in questo caso la presenza di una grande quota di idrocarburi aromatici rende diffìcile l'uso di questi catalizzatori.

Per superare questi inconvenienti, sono state proposte diverse soluzioni, tra cui:

- il preriscaldamento dei gas (gas acido ed aria) che alimentano il bruciatore dello stadio termico del processo Claus. Tale operazione di preriscaldamento consente di innalzare la temperatura nel forno deil'impianto Claus. A seconda del contenuto di CO2nel gas, questa soluzione non consente tuttavia di raggiungere sempre i livelli di temperatura richiesti per ottenere una distruzione quasi totale degli idrocarburi aromatici (nell'ordine di 1150X o più), a meno di non implementare costosi metodi di preriscaldamento,

- l'assorbimento dei composti aromatici presenti nel gas acido su un materiale adatto (ad esempio carbone vegetale attivato). Questo metodo richiede un'unità di trattamento supplementare, che può essere costosa in termini di investimento (nel caso di un assorbente rigenerabile) o di costi operativi (nel caso di assorbenti non rigenerabili),

l'arricchimento del gas acido tramite riassorbimento selettivo dell'H2S da esso contenuto in un solvente adatto. Questo metodo è molto efficace in termini di produzione di zolfo, in quanto consente di ottenere, da un lato, un gas impoverito dì H2S contenente la maggior parte del CO2e degli idrocarburi aromatici presenti nell'acido e, dall'altro lato, un gas avente un contenuto concentrato di H2S e impoverito di idrocarburi aromatici. Tale metodo rappresenta tuttavia un investimento significativo, dal momento che tutto l'H2S estratto dal gas grezzo da trattare deve essere riassorbito.

La presente invenzione provvede un metodo semplice ed economico, che richiede solo un numero modesto di apparecchiature supplementari per separare la maggior parte degli idrocarburi aromatici co-assorbiti dal solvente, dalla maggior parte del solfuro di idrogeno assorbito dal solvente.

RIEPILOGO DELL’INVENZIONE

In termini generali, la presente invenzione riguarda un metodo per estrarre il solfuro di idrogeno contenuto in un gas comprendente idrocarburi aromatici, in cui sono condotti i seguenti stadi:

a) mettere a contatto detto gas con una soluzione assorbente, allo scopo di ottenere un gas impoverito di solfuro di idrogeno e una soluzione assorbente carica di solfuro di idrogeno,

b) riscaldare ed espandere la soluzione assorbente carica di solfuro di idrogeno a una temperatura e pressione predeterminate, allo scopo di rilasciare una frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici, e di ottenere una soluzione assorbente impoverita di idrocarburi aromatici, detta temperatura e detta pressione essendo selezionate affinché detta frazione gassosa comprenda almeno 50% degli idrocarburi aromatici contenuti in detta soluzione assorbente carica di solfuro di idrogeno, e al massimo 35% del solfuro di idrogeno contenuto in detta soluzione assorbente carica di solfuro di idrogeno (la frazione gassosa rilasciata a seguito dell'espansione comprende un rapporto tra il contenuto di CO2e il contenuto di H2S maggiore del rapporto tra il contenuto di CO2e il contenuto di H2S della soluzione assorbente prima dell'espansione),

c) rigenerare termicamente la soluzione assorbente impoverita di composti di idrocarburi aromatici, allo scopo di rilasciare un effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, e di ottenere una soluzione assorbente rigenerata. La rigenerazione termica può essere ottenuta per distillazione o strippaggio con vapore dei componenti acidi.

Secondo la presente invenzione, almeno parte della soluzione assorbente rigenerata, ottenuta nello stadio c), può essere riciclata nello stadio a) come soluzione assorbente.

Almeno parte dell'effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, ottenuto nello stadio c), può inoltre essere trattata con un processo Claus.

La frazione gassosa comprendente composti aromatici, ottenuta nello stadio b), può essere inviata ad un bruciatore di detto processo Claus.

La frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici ottenuta nello stadio b), insieme ad un gas di coda proveniente da detto processo Claus, possono essere messi a contatto con una seconda soluzione assorbente, allo scopo di produrre un flusso povero di solfuro di idrogeno e una seconda soluzione assorbente arricchita di solfuro di idrogeno. Almeno parte della seconda soluzione assorbente arricchita di solfuro di idrogeno può essere riciclata nello stadio a) come soluzione assorbente.

Lo stadio c) può essere condotto in una colonna di rigenerazione, e almeno parte della seconda soluzione assorbente arricchita di solfuro di idrogeno può essere alimentata in detta colonna così da essere rigenerata.

La frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici, ottenuta nello stadio b), può essere messa a contatto con una porzione della soluzione assorbente rigenerata ottenuta nello stadio c), cosi da ottenere una frazione gassosa impoverita di solfuro di idrogeno e una terza soluzione assorbente arricchita di solfuro di idrogeno.

La frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici, ottenuta nello stadio b), può innanzi tutto essere raffreddata e condensata, prima di essere messa a contatto con la porzione della soluzione assorbente rigenerata ottenuta nello stadio c).

L’effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, ottenuto nello stadio c), può essere trattato per mezzo di un processo di ossidazione di solfuro di idrogeno.

Prima delio stadio c), la soluzione assorbente impoverita di idrocarburi aromatici può essere messa a contatto con una frazione dell'effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, ottenuto nello stadio c), affinché detta frazione trasporti con sé parte degli idrocarburi aromatici contenuti in detta soluzione.

In alternativa, l’effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, ottenuto nello stadio c), può essere parzialmente condensato per raffreddamento così da produrre una fase gassosa e un condensato e, prima dello stadio c), la soluzione assorbente impoverita di idrocarburi aromatici può essere messa a contatto con una frazione di detta fase gassosa, affinché detta frazione trasporti con sé parte degli idrocarburi aromatici e del diossido di carbonio contenuti in detta soluzione.

In alternativa, od a complemento dei suddetti riciclaggi della frazione gassosa, parte della soluzione assorbente rigenerata, ottenuta nello stadio c), può essere riciclata calda, direttamente dall'uscita del rigeneratore, nello stadio b), come soluzione assorbente: la frazione gassosa rilasciata nello stadio b) è messa a contatto con parte della soluzione assorbente rigenerata ottenuta nello stadio c). La frazione gassosa rilasciata nello stadio b), comprendente idrocarburi aromatici e solfuro di idrogeno, è cosi impoverita di solfuro di idrogeno senza alcuna apparecchiatura supplementare, e la soluzione assorbente proveniente dallo stadio b) risulta pertanto arricchita di solfuro di idrogeno. Questo riciclaggio di parte della soluzione assorbente rigenerata calda comporta inoltre una migliore integrazione termica del processo.

La soluzione assorbente può comprendere un'ammina in soluzione con acqua. L'ammina può essere selezionata dal gruppo comprendente metildietanolammina, diisopropanol-ammina e le ammine sfericamente ingombrate e, nello stadio b), detta temperatura può variare tra 80°C e 140°C, e detta pressione può variare tra 1,5 e 6 bar. L'ammina può essere selezionata dal gruppo comprendente monoetanol-ammina e dietanolammina e, nello stadio b), detta temperatura può variare tra 80°C e 140°C, e detta pressione può variare tra 1,5 e 6 bar.

In alternativa, la soluzione assorbente può essere selezionata dal gruppo costituito da solfolano, metanolo, N-formil morfolina, acetil morfolina, propilene carbonato, dimetil etere polietilene glicole o N-metil pirrolidone.

Secondo l'invenzione, il gas può essere un gas naturale. Il gas può comprendere almeno 50 ppmv di idrocarburi aromatici.

Nel metodo secondo l'invenzione, l'implementazione di questo metodo è favorita dal fatto che la quota di idrocarburi aromatici inviata al processo Claus è limitata.

Quando è usato un solvente con assorbimento selettivo di H2S rispetto a C02, il metodo secondo l'invenzione consente inoltre di ottenere un sostanziale aumento nella concentrazione di H2S del gas acido, sempre a basso costo, in particolare senza dover riassorbire tutto, o anche solo una frazione importante, dell'H2S estratto dal gas grezzo. Anche questo effetto contribuisce a migliorare il funzionamento del processo Claus.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno chiari dalla lettura della descrizione che segue con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Figura 1 illustra schematicamente una forma esecutiva del metodo secondo l'invenzione,

Figure 1b, 2, 2b, 3 e 3b illustrano schematicamente forme esecutive varianti del metodo secondo l'invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Facendo riferimento a Figure 1 e 1b, il gas da trattare fluisce, attraverso una linea 1, nel fondo di un assorbitore 2. Il gas da cui sono estratti l'H2S assorbito dal solvente iniettato alla sommità dell'assorbitore, attraverso una linea 30, e le frazioni dei composti co-assorbiti, in particolare gli idrocarburi e il CO2, è ricuperato alla sommità dell'assorbitore 2. Questo assorbitore opera generalmente a temperature prossime o leggermente superiori alla temperatura ambiente, tipicamente variabili tra 20°C e 100°C, preferibilmente tra 30°C e 90°C, ed a pressioni tipicamente variabili tra 10 e 200 bar, preferibilmente tra 20 e 100 bar.

Il solvente usato nel metodo secondo l'invenzione è selezionato in base alla sua capacità di assorbimento di H2S. In particolare, il metodo può essere implementato quando il solvente usato è una soluzione acquosa di una ammina o di una miscela di ammine, come monoetanolammina, dietanolammina, diisopropanolammina, le ammine stericamente ingombrate, un solvente fisico come solfolano, metanolo, N-formil morfolina, acetil morfolina, dimetil etere polietilene glicole, N-metil pirrolidone, propilene carbonato o una miscela di ammine, di un solvente fìsico e di acqua in quote variabili. Il metodo secondo l'invenzione può essere condotto con un solvente selettivo o non selettivo per H2S rispetto a CO2.

Il gas passante attraverso la linea 1 può essere un gas naturale disponibile a una pressione variabile tra 10 e 200 bar, e ad una temperatura variabile tra 20°C e 100°C. Questo gas comprende H2S e possibilmente altri composti acidi, come CO2, COS, mercaptani. Il gas naturale comprende inoltre idrocarburi aromatici, che sono composti ciclici insaturi comprendenti un anello aromatico come benzene, toluene 0 xileni.

Nelle Figure 1 e 1b, il solvente ricco di H2S, ottenuto sul fondo dell'assorbitore attraverso una linea 4, è espanso da mezzi di espansione 5 ed alimentato in un primo tamburo di laminazione 6. Questo primo stadio di espansione è opzionale nell'implementazione del metodo secondo l’invenzione, ma consente di ottenere, attraverso una linea 7, un gas contenente la maggior parte degli idrocarburi alifatici co-assorbiti dal solvente. Questo gas è possibilmente lavato con una frazione del solvente rigenerato, e il gas così ottenuto può essere usato come gas combustibile. Questa procedura di lavaggio, che è opzionale, non è illustrata in questa sede. Il tamburo di laminazione 6 opera ad una pressione che è minore di quella dell'assorbitore 2 e superiore di quella di un tamburo di laminazione 12. Questa pressione è generalmente subordinata alle condizioni d'uso del gas combustibile, ed è tipicamente nell'ordine di 5-15 bar. Questo tamburo opera ad una temperatura che è sostanzialmente identica a quella del solvente ottenuto sui tondo del l'assorbitore 2.

Il solvente ricco di H2S ottenuto dopo l'espansione è inviato, attraverso una linea 8, a mezzi di p re-riscaldamento. Figure 1 e 1b illustrano uno scambiatore di calore 9, con il solvente rigenerato ottenuto sul fondo di una colonna di rigenerazione 18, fermo restando la possibilità di adoperare qualsiasi altro mezzo di preriscaldamento adatto, a patto che consenta di portare la temperatura del solvente ricco di H2S al livello richiesto per una vaporizzazione parziale dei composti assorbiti dal solvente ricco di H2S.

Il solvente ricco di H2S preriscaldato è alimentato attraverso una linea 10, dopo una possibile espansione tramite mezzi di espansione 11, nel tamburo 12, dove i gas vaporizzati e il solvente ricco di H2S sono separati. Questo tamburo 12 è azionato sotto condizioni di temperatura e pressione tali da ottenere la vaporizzazione di una frazione minore dell'H2S assorbito dal solvente, generalmente sotto 35%, preferibilmente sotto 30%, e di una frazione maggiore degli idrocarburi aromatici assorbiti dal solvente, sopra 50%, preferibilmente sopra 70%. La pressione del tamburo 12 è minore di quella del tamburo 6 e maggiore della pressione atmosferica, variando preferibilmente tra 2 e 6 bar. La temperatura del tamburo 12 varia tra quella del solvente carico di H2S, otenuto sul fondo dell'assorbitore 2, e quella del solvente rigenerato, otenuto sul fondo del rigeneratore 18.

É anche possibile riciclare una frazione minore del gas acido otenuto alla sommità di un tamburo di riflusso 21, o usare qualsiasi altro flusso di gas disponibile come agente di strippaggio, inietato nel fondo del tamburo 12, allo scopo di aumentare la quota di idrocarburi aromatici vaporizzati durante questo stadio. In aggiunta, in alternativa od a complemento del riciclaggio del gas acido, è anche possibile riciclare una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 18, alla sommità del tamburo 12, in modo da lavare i gas vaporizzati, e quindi di concentrare il solfuro di idrogeno nella soluzione assorbente inviata alla colonna di rigenerazione 18.

Figura 1b completa il metodo descritto con riferimento a Figura 1, illustrando schematicamente due forme esecutive del riciclaggio del gas acido, otenuto nel rigeneratore 18, al tamburo 12, e una forma esecutiva del riciclaggio della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 18, al tamburo 12.

In Figura 1b, una frazione del gas acido otenuto diretamente aH'uscita del rigeneratore 18, attraverso una linea 42, od ottenuto alla sommità del tamburo di riflusso 21, attraverso una linea 43, è iniettata nel fondo del tamburo 12. Questo riciclaggio di una frazione del gas acido, variabile tra 0 e 80% in volume del flusso totale, preferibilmente tra 0 e 50%, e più preferibilmente tra 10 e 35% del flusso totale, permette di aumentare la quota di idrocarburi aromatici vaporizzati durante questo stadio, e di arricchire il contenuto di H2S di detto gas acido proveniente dal rigeneratore 18, migliorando così il funzionamento deirimpianto preposto alla conversione dell'H2S in zolfo per mezzo del processo Claus. Questo arricchimento in H2S del gas acido all'uscita del rigeneratore 18 è spiegato dalla quantità di CO2scaricata attraverso una linea 13, che risulta notevolmente aumentata, causando così un aumento di concentrazione dell'H2S residuo nel solvente ottenuto sul fondo del tamburo 12 e inviato, attraverso una linea 15 e una pompa 16, alla sommità del rigeneratore 18, e quindi un aumento di concentrazione dell'H2S nel gas acido rilasciato alla sommità del rigeneratore 18 neirimpianto Claus attraverso linee 25 e 41.

In Figura 1b, una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 18 attraverso una linea 27, è iniettata, attraverso una linea 44, alla sommità del tamburo 12. Nel tamburo 12, la soluzione assorbente rigenerata calda è messa a contatto con il gas rilasciato dall'espansione della soluzione assorbente carica di composti acidi, passante attraverso la linea 11, e possibilmente con i gas di strippaggio alimentati in 12 attraverso la linea 42 e/o 43. Questo riciclaggio di una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, variabile tra 0 e 50% in volume del flusso totale, preferibilmente tra 5 e 35% in volume del flusso totale, consente di lavare, senza fare uso di alcuna apparecchiatura supplementare, la frazione gassosa proveniente dal tamburo 12, e quindi di impoverire questa frazione gassosa di solfuro di idrogeno, arricchendo pertanto la soluzione assorbente di solfuro di idrogeno. La soluzione assorbente, così arricchita di solfuro di idrogeno, permette di produrre un gas acido che è quindi più ricco di H2S all'uscita del rigeneratore 18.

Nelle Figure 1 e 1b, il solvente ottenuto sul fondo del tamburo 12 è inviato, attraverso la linea 15 e la pompa 16, alla sommità del rigeneratore 18. In questo rigeneratore, i composti acidi assorbiti dal solvente, in particolare H2S, sono vaporizzati da un effetto di strippaggio con il gas generato da un ribollitore 26 sul fondo del rigeneratore. Questi gas sono raccolti, attraverso una linea 19, alla sommità del rigeneratore, sono raffreddati in uno scambiatore 20, e la maggior parte dell'acqua e del solvente contenuti alla sommità del rigeneratore è condensata, separata nel tamburo di riflusso 21, e riciclata alla sommità del rigeneratore, attraverso una linea 22, come un riflusso. Le condizioni operative di pressione e temperatura del rigeneratore sono subordinate al tipo di solvente usato. Il rigeneratore 18 opera ad una pressione generalmente variabile tra la pressione atmosferica e 10 bar, preferibilmente tra 1,5 e 3 bar. La temperatura sul fondo del rigeneratore varia generalmente tra 100°C e 200°C, preferibilmente tra 110°C e 150°C.

Sui fondo del rigeneratore 18 è ottenuto, attraverso la linea 27, un flusso di solvente rigenerato caldo che è riciclato, attraverso una linea 28, una pompa 29 e la linea 30, alla sommità del l'assorbitore 2, dopo uno scambio di calore con il solvente ricco di H2S nello scambiatore 9.

I gas rilasciati dalla vaporizzazione parziale nel tamburo 12 sono alimentati attraverso la linea 13, possibilmente dopo una condensazione dell'acqua in un condensatore 40, e possibilmente dopo un'espansione tramite mezzi di espansione 14, in una prima sezione 32 dello stadio termico di un impianto che implementa il processo Claus. I gas ottenuti dopo l'espansione nei mezzi 14 possono essere miscelati con una frazione del gas acido ottenuto alla sommità del tamburo di riflusso 21 , attraverso la linea 25.

Questa frazione di gas acido proveniente dal tamburo di riflusso 21 è possibilmente introdotta in modo da regolare la composizione complessiva del gas nella sezione termica 32. In questa sezione, questi gas ricchi di idrocarburi aromatici, possibilmente miscelati con una frazione di gas acido, sono soggetti ad una combustione in aria, o in aria arricchita di ossigeno, alimentata attraverso una linea 31. Questa combustione è condotta per mezzo di strumenti adatti (bruciatore, forno, ...), non illustrati in questa sede, e la portata deU'aria è determinata in modo tale da ottenere una temperatura che consenta una distruzione quasi totale degli idrocarburi aromatici. Questa temperatura deve essere maggiore di 1150°C, preferibilmente maggiore di 1200°C.

La miscela gassosa calda così ottenuta è quindi alimentata ad una seconda sezione di combustione 33, dove è miscelata con il gas acido ottenuto alla sommità del tamburo di riflusso 21, attraverso la linea 41, con una quota di aria, o di aria arricchita di ossigeno, alimentata attraverso una linea 34, determinata in modo tale da ottenere, all'uscita dello stadio termico attraverso una linea 36, una miscela gassosa contenente un rapporto stechiometrico H2S/SO2(H2S/SO2= 2). L'aria, o l'aria arricchita di ossigeno, e il gas acido sono alimentati a questa seconda sezione di combustione attraverso mezzi adatti, non illustrati in questa sede (bruciatori, tubi di iniezione, ...). La determinazione della portata deU'aria, o deU'aria arricchita di ossigeno, iniettata in questa seconda sezione allo scopo di controllare la stechiometria della reazione, è condotta tramite i mezzi comunemente usati in questo tipo di impianto, non illustrati in questa sede (un analizzatore in linea del gas acido all'uscita dell'impianto Claus, agente su una valvola di controllo dell'aria o dell'aria arricchita di ossigeno accumulata). La reazione in questa sezione non è disturbata dalla presenza di idrocarburi aromatici, in quanto essi sono stati separati nei tamburo 12 e distrutti nella sezione 32.

Dopo questi stadi di combustione, il gas è raffreddato in modo da produrre zolfo elementare liquido attraverso una linea 35, e un gas che è alimentato, attraverso la linea 36, in una sezione catalitica 37 deirimpianto Claus, questa sezione producendo zolfo liquido attraverso una linea 38, e un gas residuo attraverso una linea 39, che può essere possibilmente soggetto a trattamenti aggiuntivi.

Nella seconda forma esecutiva dell'invenzione descritta con riferimento a Figure 2 e 2b, il gas da trattare è alimentato, attraverso la linea 1, nel fondo di un assorbitore 2. Il gas da cui sono estratti l'H2S assorbito dal solvente iniettato alia sommità dell'assorbitore, attraverso la linea 30, e le frazioni dei composti co-assorbiti, in particolare gli idrocarburi e il CO2, è ricuperato alla sommità dell'assorbitore 2. Questo assorbitore opera generalmente a temperature prossime o leggermente superiori alla temperatura ambiente, tipicamente variabili tra 20°C e 100°C, preferibilmente tra 30°C e 90°C, ed a pressioni tipicamente variabili tra 10 e 200 bar, preferibilmente tra 20 e 100 bar.

Il solvente ricco di H2S, ottenuto sul fondo dell'assorbitore attraverso la linea 4, è espanso da mezzi di espansione 5 ed alimentato in un primo tamburo di laminazione 6. Questo primo stadio di espansione è opzionale neirimplementazione del metodo secondo l'invenzione, ma consente di ottenere, attraverso la linea 7, un gas contenente la maggior parte degli idrocarburi alifatici co-assorbiti dal solvente. Questo gas è possibilmente lavato con una frazione del solvente rigenerato, e il gas così ottenuto può essere usato come gas combustibile. Questa procedura di lavaggio, che è opzionale, non è illustrata in questa sede. Il tamburo di laminazione 6 opera ad una pressione che è minore di quella dell'assorbitore 2 e superiore di quella di un tamburo di laminazione 12. Questa pressione è generalmente subordinata alle condizioni d'uso del gas combustibile, ed è tipicamente neH'ordine di 5-15 bar. Questo tamburo opera ad una temperatura che è sostanzialmente identica a quella del solvente ottenuto sul fondo dell'assorbitore 2.

Il solvente ricco di H2S ottenuto dopo l'espansione è inviato, attraverso la linea 8, a mezzi di pre-riscald amento. Figure 2 e 2b illustrano uno scambiatore di calore 9, con il solvente rigenerato ottenuto sul fondo di una colonna di rigenerazione 21, fermo restando la possibilità di adoperare qualsiasi altro mezzo di p re riscaldamento adatto, a patto che consenta di portare la temperatura del solvente ricco di H2S al livello richiesto per una vaporizzazione parziale dei composti assorbiti dal solvente ricco di H2S.

Il solvente ricco di H2S preriscaldato è alimentato attraverso la linea 11, dopo una possibile espansione tramite mezzi di espansione 10, nel tamburo 12, dove i gas vaporizzati e il solvente ricco di H2S sono separati. Questo tamburo 12 è azionato sotto condizioni dì temperatura e pressione tali da ottenere la vaporizzazione di una frazione minore dell' H2S assorbito dal solvente, generalmente sotto 35%, preferibilmente sotto 30%, e di una frazione maggiore degli idrocarburi aromatici assorbiti dal solvente, sopra 50%, preferibilmente sopra 70%. Questi idrocarburi aromatici possono essere benzene, toluene o xileni. La pressione del tamburo 12 è minore di quella del tamburo 6 e maggiore della pressione atmosferica, variando preferibilmente tra 2 e 6 bar. La temperatura del tamburo 12 varia tra quella del solvente carico di H2S, ottenuto sul fondo dell'assorbitore 2, e quella del solvente rigenerato, ottenuto sul fondo del rigeneratore 21.

È anche possibile riciclare una frazione minore dei gas acido ottenuto alia sommità del tamburo di riflusso 24, o usare qualsiasi altro flusso di gas disponibile come agente di strippaggio, iniettato nel fondo del tamburo 12, allo scopo di aumentare la quota di idrocarburi aromatici vaporizzati durante questo stadio.

In aggiunta, in alternativa od a complemento del riciclaggio del gas acido, è anche possibile riciclare una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 21, alla sommità del tamburo 12, in modo da lavare i gas vaporizzati, e quindi di concentrare il solfuro di idrogeno nella soluzione assorbente inviata alla colonna di rigenerazione 21.

Figura 2b completa il metodo descritto con riferimento a Figura 2, illustrando schematicamente due forme esecutive del riciclaggio del gas acido, ottenuto nel rigeneratore 21, al tamburo 12, e una forma esecutiva del riciclaggio della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 21 , al tamburo 12.

In Figura 2b, una frazione del gas acido ottenuto direttamente all'uscita del rigeneratore 21, attraverso la linea 32, od ottenuto alla sommità del tamburo di riflusso 24, attraverso la linea 33, è iniettata nel fondo del tamburo 12. Questo riciclaggio di una frazione del gas acido, variabile tra 0 e 80% in volume del flusso totale, preferibilmente tra 0 e 50%, e più preferibilmente tra 10 e 35% del flusso totale, permette di aumentare la quota di idrocarburi aromatici vaporizzati durante questo stadio, e di arricchire il contenuto di H2S di detto gas acido proveniente dal rigeneratore 21. Questo arricchimento in H2S del gas acido aH'uscita del rigeneratore 21 è spiegato dalla quantità di CO2scaricata alla sommità del tamburo 12, che risulta notevolmente aumentata, causando così un aumento di concentrazione deirH2S residuo nel solvente ottenuto sul fondo del tamburo 12 e inviato, attraverso la linea 18 e la pompa 19, alla sommità del rigeneratore 21, e quindi un aumento di concentrazione dell'H2S nel gas acido rilasciato alla sommità del rigeneratore 21 , scaricato attraverso la linea 25.

In Figura 2b, una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 21 attraverso la linea 28, è iniettata, attraverso la linea 34, alla sommità del tamburo 12. Nel tamburo 12, la soluzione assorbente rigenerata calda è messa a contatto con il gas rilasciato dall'espansione della soluzione assorbente carica di composti acidi, passante attraverso la linea 11, e possibilmente con i gas di strippaggio alimentati in 12 attraverso la linea 32 e/o 33. Questo riciclaggio di una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, variabile tra 0 e 50% in volume del flusso totale, preferibilmente tra 5 e 35% in volume del flusso totale, consente di lavare, senza fare uso di alcuna apparecchiatura supplementare, la frazione gassosa proveniente dal tamburo 12, e quindi di impoverire questa frazione gassosa di solfuro di idrogeno, arricchendo pertanto la soluzione assorbente di solfuro di idrogeno. La soluzione assorbente, così arricchita di solfuro di idrogeno, permette di produrre un gas acido che è quindi più ricco di H2S all'uscita del rigeneratore 21.

Facendo riferimento alle Figure 2 e 2b, il solvente ottenuto sul fondo del tamburo 12 è inviato, attraverso la linea 18 e la pompa 19, alla sommità del rigeneratore 21. In questo rigeneratore, la parte rimanente dei composti acidi assorbiti dal solvente, in particolare H2S, è vaporizzata da un effetto di strippaggio con il gas generato dal ribollitore 27 sul fondo del rigeneratore. Questi gas sono raccolti, attraverso la linea 22, alla sommità del rigeneratore, sono raffreddati nello scambiatore 23, e la maggior parte dell'acqua e del solvente contenuti alla sommità del rigeneratore è condensata, separata nel tamburo di riflusso 24, e riciclata alla sommità del rigeneratore, attraverso la linea 26, come un riflusso. Le condizioni operative di pressione e temperatura del rigeneratore sono subordinate al tipo di solvente usato. Il rigeneratore 21 opera ad una pressione generalmente variabile tra la pressione atmosferica e 10 bar, preferibilmente tra 1,5 e 3 bar. La temperatura sul fondo del rigeneratore varia generalmente tra 100°C e 200°C, preferibilmente tra 110°C e 150°C.

Sul fondo del rigeneratore 21 è ottenuto, attraverso la linea 28, un flusso di solvente rigenerato caldo che è riciclato almeno parzialmente, attraverso la pompa 29 e la linea 30, alla sommità dell'assorbitore 2, dopo uno scambio di calore con il solvente ricco di H2S nello scambiatore 9. Un'altra parte del solvente rigenerato è inviata, attraverso la linea 31, alla sommità dell'assorbitore 15. La distribuzione del solvente rigenerato tra l'assorbitore 2 e l'assorbitore 15 può essere determinata in base alla massima quota di H2S desiderata nel gas trattato, proveniente dalla linea 3.

I gas rilasciati dalla vaporizzazione parziale nei tamburo 12 sono preferibilmente raffreddati nello scambiatore 13 prima di essere alimentati, atraverso la linea 14, nell'assorbitore 15, in modo da essere messi a contato con una frazione del solvente rigenerato che è iniettato, atraverso la linea 31, alla sommità dell'assorbitore 15. La frazione liquida otenuta per raffreddamento in 13 può essere alimentata al tamburo di riflusso 24. Nell'assorbitore 15, la maggior parte dell'H2S contenuto nel gas proveniente dal tamburo 12 è riassorbita dal solvente. Da un lato, alla sommità di questo assorbitore 15, atraverso la linea 16, è otenuto un gas che può essere incenerito, e dall'altro lato, sul fondo dell'assorbitore 15, attraverso la linea 17, è otenuto un solvente ricco di H2S che può essere miscelato con il solvente otenuto sul fondo del tamburo 12. Secondo la composizione di questo solvente, può essere vantaggioso riciclare tale solvente dopo un pompaggio all'assorbitore 2.

In una terza forma esecutiva dell'invenzione descritta con riferimento a Figure 3 e 3b, il gas da tratare fluisce, atraverso la linea 1, nel fondo di un assorbitore 2. Il gas da cui sono estrati l’H2S assorbito dal solvente inietato alla sommità dell'assorbitore, attraverso le linee 29 e/o 33, e le frazioni dei composti co-assorbiti, in particolare gli idrocarburi e il CO2, è ricuperato alla sommità dell'assorbitore 2. Questo assorbitore opera generalmente a temperature prossime o leggermente superiori alla temperatura ambiente, tipicamente variabili tra 20°C e 100°C, preferibilmente tra 30°C e 90°C, ed a pressioni tipicamente variabili tra 10 e 200 bar, preferibilmente tra 20 e 100 bar.

Il solvente ricco di H2S, ottenuto sul fondo dell'assorbitore atraverso la linea 4, è espanso da mezzi di espansione 5 ed alimentato in un primo tamburo di laminazione 6. Questo primo stadio di espansione è opzionale neH'implementazione del metodo secondo l'invenzione, ma consente di ottenere, attraverso la linea 7, un gas contenente la maggior parte degli idrocarburi alitatici co-assorbiti dal solvente. Questo gas è possibilmente lavato con una frazione del solvente rigenerato, e il gas così ottenuto può essere usato come gas combustibile. Questa procedura di lavaggio, che è opzionale, non è illustrata in questa sede. Il tamburo di laminazione 6 opera ad una pressione che è minore di quella dell'assorbitore 2 e superiore di quella di un tamburo di laminazione 12. Questa pressione è generalmente subordinata alle condizioni d'uso del gas combustibile, ed è tipicamente nell'ordine di 5-15 bar. Questo tamburo opera ad una temperatura che è sostanzialmente identica a quella del solvente ottenuto sul fondo dell'assorbitore 2.

Il solvente ricco di H2S ottenuto dopo l'espansione è inviato, attraverso la linea 8, a mezzi di pre-riscaldamento. Figure 3 e 3b illustrano uno scambiatore di calore 9, con il solvente rigenerato ottenuto sul fondo di una colonna di rigenerazione 15, fermo restando la possibilità di adoperare qualsiasi altro mezzo di preriscaldamento adatto, a patto che consenta di portare la temperatura del solvente ricco di H2S al livello richiesto per una vaporizzazione parziale dei composti assorbiti dal solvente ricco di H2S.

II solvente ricco di H2S preriscaldato è alimentato attraverso la linea 11, dopo una possibile espansione tramite mezzi di espansione 10, nel tamburo 12, dove i gas vaporizzati e il solvente ricco di H2S sono separati. Questo tamburo 12 è azionato sotto condizioni di temperatura e pressione tali da ottenere la vaporizzazione di una frazione minore deH'H2S assorbito dal solvente, generalmente sotto 35%, preferibilmente sotto 30%, e di una frazione maggiore degli idrocarburi aromatici assorbiti dal solvente, sopra 50%, preferibilmente sopra 70%. La pressione del tamburo 12 è minore di quella del tamburo 6 e maggiore di quella dell'assorbitore 25, variando preferibilmente tra 1,5 e 6 bar. La temperatura del tamburo 12 varia tra quella del solvente carico di H2S, ottenuto sul fondo dell'assorbitore 2, e quella del solvente rigenerato, ottenuto sul fondo del rigeneratore 15.

È possibile riciclare una frazione minore del gas acido ottenuto alla sommità del tamburo di riflusso 18, 0 usare qualsiasi altro flusso di gas disponibile come agente di strippaggio, iniettato nel fondo del tamburo 12, allo scopo di aumentare la quota di idrocarburi aromatici vaporizzati durante questo stadio. In aggiunta, in alternativa od a complemento del riciclaggio del gas acido, è anche possibile riciclare una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 15, alla sommità del tamburo 12, in modo da lavare i gas vaporizzati, e quindi di concentrare il solfuro di idrogeno nella soluzione assorbente inviata alla colonna di rigenerazione 15.

Figura 3b completa il metodo descritto con riferimento a Figura 3, illustrando schematicamente due forme esecutive del riciclaggio del gas acido, ottenuto nel rigeneratore 15, al tamburo 12, e una forma esecutiva del riciclaggio della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 15, al tamburo 12.

In Figura 3b, una frazione del gas acido ottenuto direttamente all'uscita del rigeneratore 15, attraverso la linea 42, od ottenuto alla sommità del tamburo di riflusso 18, attraverso la linea 43, è iniettata nel fondo del tamburo 12. Questo riciclaggio di una frazione del gas acido, variabile tra 0 e 80% in volume del flusso totale, preferibilmente tra 0 e 50%, e più preferibilmente tra 10 e 35% del flusso totale, permette di aumentare la quota di idrocarburi aromatici vaporizzati durante questo stadio, e di arricchire il contenuto di H2S di detto gas acido proveniente dal rigeneratore 15, migliorando così il funzionamento dell’unità 21 preposta alla conversione dell'Ics in zolfo per mezzo del processo Claus. Questo arricchimento in H2S del gas acido all'uscita del rigeneratore 15 è spiegato dalla quantità di CO2scaricata attraverso la linea 40, che risulta notevolmente aumentata, causando cosi un aumento di concentrazione dell'H2S residuo nel solvente ottenuto sul fondo del tamburo 12 e inviato, attraverso la linea 13 e la pompa 14, alla sommità del rigeneratore 15, e quindi un aumento di concentrazione dell'H2S nel gas acido rilasciato alla sommità del rigeneratore 15, attraverso la linea 20.

In Figura 3b, una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, ottenuta sul fondo del rigeneratore 15 attraverso la linea 31, è iniettata, attraverso la linea 44, alla sommità del tamburo 12. Nel tamburo 12, la soluzione assorbente rigenerata calda è messa a contatto con il gas rilasciato dall'espansione della soluzione assorbente carica di composti acidi, passante attraverso la linea 11, e possibilmente con i gas dì strippaggio alimentati in 12 attraverso la linea 42 e/o 43. Questo riciclaggio di una frazione della soluzione assorbente rigenerata calda, variabile tra 0 e 50% in volume del flusso totale, preferibilmente tra 5 e 35% in volume del flusso totale, consente di lavare, senza fare uso di alcuna apparecchiatura supplementare, la frazione gassosa proveniente dal tamburo 12, e quindi di impoverire questa frazione gassosa di solfuro di idrogeno, arricchendo pertanto la soluzione assorbente di solfuro di idrogeno. La soluzione assorbente, così arricchita di solfuro di idrogeno, permette di produrre un gas acido che è quindi più ricco all'uscita del rigeneratore 15.

Facendo riferimento alle Figure 3 e 3b, il solvente ottenuto sul fondo del tamburo 12 è inviato, attraverso la linea 13 e la pompa 14, alla sommità del rigeneratore 15. In questo rigeneratore, i composti acidi assorbiti dal solvente, in particolare H2S, sono vaporizzati da un effetto di strippaggio con il gas generato dal ribollitore 32 sul fondo del rigeneratore. Questi gas sono raccolti, attraverso la linea 16, alla sommità del rigeneratore, sono raffreddati nello scambiatore 17, e la maggior parte dell'acqua e del solvente contenuti alla sommità del rigeneratore è condensata, separata nel tamburo di riflusso 18, e riciclata alla sommità del rigeneratore, attraverso la linea 19, come un riflusso. Le condizioni operative di pressione e temperatura del rigeneratore sono subordinate al tipo di solvente usato. Il rigeneratore 15 opera ad una pressione generalmente variabile tra la pressione atmosferica e 10 bar, preferibilmente tra 1,5 e 3 bar. La temperatura sul fondo del rigeneratore varia generalmente tra 100°C e 200°C, preferibilmente tra 110°C e 150°C.

Sul fondo del rigeneratore 15 è ottenuto, attraverso la linea 31, un flusso di solvente rigenerato caldo che è riciclato almeno parzialmente, attraverso la linea 33 e la pompa 36, alla sommità dell'assorbitore 2, dopo uno scambio di calore con il solvente ricco di H2S nello scambiatore 9. Un'altra parte del solvente rigenerato può essere inviata, attraverso la linea 34 e la pompa 35, alla sommità dell'assorbitore 25. La distribuzione del solvente rigenerato tra l'assorbitore 2 e l’assorbitore 25 può essere determinata secondo la massima quota di H2S desiderata nel gas trattato, proveniente dall'assorbitore 2 attraverso la linea 3.

Il gas acido ottenuto alla sommità del tamburo di riflusso 18, attraverso la linea 20, è trattato neirimpianto 21 preposto a convertire l'H2S in zolfo per mezzo del processo Claus. Questo impianto produce zolfo elementare liquido attraverso la linea 22. Esso comprende uno stadio di trattamento dei gas residui, ottenuti aU'uscita dello stadio catalitico Claus, mediante riduzione catalitica in H2S dei composti di zolfo e raffreddamento. Il gas residuo così ottenuto, comunemente denominato gas di coda Claus, è inviato, attraverso la linea 23, sul fondo dell'assorbitore 25, dove l'H2S presente in questo gas sarà assorbito da una frazione del solvente rigenerato e raffreddato, iniettato attraverso la linea 34 e la pompa 35 alla sommità dell'assorbitore 25. Il funzionamento dell'impianto Claus 21 risulta migliorato, in quanto la quota di composti aromatici nel gas acido ottenuto dopo la rigenerazione è ridotta tramite la separazione condotta nel tamburo 12. Inoltre, nei casi in cui l’espansione nel tamburo 12 consente di vaporizzare una quantità sostanziale del CO2contenuto nel solvente, il gas acido proveniente dallo stadio di rigenerazione, attraverso la linea 20, risulta concentrato in termini di H2S. Questo aumento della concentrazione di H2S contribuisce a migliorare il funzionamento dell'impianto Claus 21.

I gas rilasciati dalla vaporizzazione parziale nel tamburo 12 sono raccolti attraverso la linea 40 e, possibilmente dopo un'espansione attraverso mezzi 41, sono anche alimentati sul fondo dell'assorbitore 25, dove sarà riassorbito l'H2S in essi contenuto. Questi gas possono possibilmente, ma non necessariamente, essere inoltre raffreddati e condensati prima di essere inviati all'assorbitore 25. Tale opzione non è illustrata in questa sede.

Il gas residuo in uscita dall'impianto di ricupero di zolfo 21, possibilmente contenente una quota di H2S minore rispetto al gas proveniente dal tamburo 12, può inoltre essere opzionalmente alimentato nell'assorbitore 25 ad un livello superiore rispetto al livello di iniezione del gas proveniente dal tamburo 12 attraverso la linea 24.

Sul fondo dell'assorbitore di gas residuo 25 è ottenuto un solvente parzialmente carico di H2S che può essere o direttamente restituito al rigeneratore 15, dopo uno scambio di calore con una frazione del solvente rigenerato ottenuto sul fondo del rigeneratore 15, o, come illustrato in Figura 3, restituito all'assorbitore 2, attraverso la pompa 28, in modo da trarre vantaggio dalla capacità residua di assorbimento di H2S di questo solvente parzialmente carico. Questo solvente può essere inviato, totalmente 0 parzialmente, alla sommità dell'assorbitore 2, in miscela con il solvente rigenerato, attraverso la linea 29, oppure può essere inviato, totalmente o parzialmente, ad un livello inferiore dell'assorbitore 2, attraverso la linea 30.

Gli esempi numerici forniti di seguito illustrano il funzionamento e i vantaggi del metodo secondo l'invenzione. Il primo esempio è fornito a titolo comparativo, ed illustra un metodo secondo la tecnica anteriore. Gli esempi 2 e 3 illustrano la modalità di funzionamento del metodo secondo le forme esecutive 3 e 1 dell'invenzione. Gli esempi 4 e 5 permettono di confrontare la modalità di funzionamento dei metodi descritti con riferimento a Figure 3 e 3b.

Esempio 1 (comparativo, secondo la tecnica anteriore)

Un gas naturale, la cui composizione è fornita nella tabella 1 , è trattato in una colonna di assorbimento.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 3,5% mol diossido di carbonio 4,5% mol Azoto 1% mol metano 84,5% mol Etano 3% mol C3+ (propano altri idrocarburi di peso maggiore) 3,35% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 1500 ppmv Tabella 1

Il gas si trova a una temperatura di 40°C, e fluisce nella colonna di assorbimento a una pressione di 60 bar, con una portata di 472 kNnrvVora.

Il solvente usato è metildietanolammina, diluita a 50% in peso in acqua. Il solvente fluisce nella colonna di assorbimento a una temperatura di 50°C e con una portata di 600 m<3>/ora.

Il gas naturale, dopo essere stato trattato, abbandona la colonna di assorbimento, a una portata di 441 kNm<3>/ora, con la composizione fornita nella tabella 2.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 4 ppmv diossido di carbonio 1,65% mol azoto 1,1% mol metano 90% mol etano 3,2% mol C3+ (propano altri idrocarburi di peso maggiore) 3,6% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 1460 ppmv Tabella 2

La soluzione amminica arricchita di composti acidi (solfuro di idrogeno e diossido di carbonio) fluisce dalla colonna di assorbimento ed è soggetta, in un tamburo, ad un'espansione che permette di rimuovere parte dei composti acidi e degli idrocarburi assorbiti. La soluzione amminica abbandona il tamburo di laminazione ed è direttamente inviata alla colonna di rigenerazione.

II gas acido in uscita dalla colonna di rigenerazione ha la composizione fornita nella tabella 3.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 51,4% mol diossido di carbonio 43,2% mol acqua 5% mol metano 0,2% mol etano altri idrocarburi di peso maggiore 0,02% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 1743 ppmv Tabella 3

Questo gas acido, che costituisce l'alimentazione di ingresso per Claus, ha una portata di 30,4 kNm<3>/ora, comprende un contenuto aromatico di 1743 ppmv, e presenta un basso contenuto di H2S pari a 51,4% mol, e, persino quando preriscaldato a 220°C, come l'aria iniettata, non consente di raggiungere una temperatura adatta a ridurre il contenuto aromatico a meno di 300 ppmv all'uscita del forno. L'alto contenuto residuo di idrocarburi aromatici comporta la disattivazione dei catalizzatori nel primo stadio catalitico Claus.

Esempio 2 (secondo l'invenzione)

L'esempio 2 illustra la modalità di funzionamento del metodo descritto con riferimento a Figura 3.

Lo stesso gas naturale, con la stessa composizione dell'esempio 1 (vedere tabella 1), è trattato nella colonna di assorbimento 2 sotto le stesse condizioni operative dell'esempio 1.

Dopo una prima espansione nel tamburo di laminazione 6, la soluzione amminica abbandona il tamburo di laminazione 6, attraverso la linea 8, fluisce attraverso lo scambiatore 9, ed è soggetta ad una seconda espansione nel tamburo 12, a 2,7 bar e 104,3°C. L'espansione, che consente la rimozione di parte del C02e della maggior parte degli idrocarburi aromatici, rilascia un gas di laminazione che abbandona il tamburo attraverso la linea 40. Questo gas di laminazione ha la composizione descritta nella tabella 4.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 23,1% mol diossido di carbonio 38,2% mol acqua 38,1% mol metano 0,3% mol etano altri idrocarburi di peso maggiore 0,03% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 2612 ppmv Tabella 4

Questo gas di laminazione è quindi inviato, con una portata di 19,0 kNm<3>/ora, alla seconda colonna di assorbimento 25, attraverso la linea 40, ed è trattato con i gas provenienti dalla sezione (Claus) 21, secondo la modalità di funzionamento descritta con riferimento a Figura 3.

La soluzione amminica abbandona il tamburo 12, attraverso la linea 13, ed è inviata alla colonna di rigenerazione 15.

Dopo la rigenerazione, la soluzione amminica abbandona la colonna di rigenerazione 15, attraverso la linea 31, prima di fare ingresso, dopo un passaggio attraverso lo scambiatore 9, nelle colonne di assorbimento 2 e 25 attraverso le linee 33 e 34.

Il gas acido in uscita dalla colonna di rigenerazione 15 ha la composizione fornita nella tabella 5.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 62,4% mol diossido di carbonio 32,6% mol acqua 5% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 188 ppmv Tabella 5

Questo gas acido è inviato, attraverso la linea 20, alla sezione (Claus) 21 con una portata di 18,0 kNm<3>/ora. Questo gas acido, che alfa fine contiene soltanto 188 ppmv di idrocarburi aromatici, rispetto ai 1743 ppmv nel gas acido dell'esempio 1 secondo la tecnica anteriore, e che comprende 62,4% mol di solfuro di idrogeno, rispetto a solo 51,4% mol nel gas acido dell'esempio 1 secondo la tecnica anteriore, è preriscaldato a 220°C come l'aria iniettata. La temperatura raggiunta nel forno è maggiore di quella dell'esempio 1, ed è pertanto sufficiente a ridurre il contenuto residuo di idrocarburi aromatici a meno di 25 ppmv all'uscita del forno. Il catalizzatore Claus del primo stadio catalitico avrà quindi tempi più lunghi di vita e di attività.

Esempio 3 ( secondo l'invenzione)

L'esempio 3 illustra la modalità di funzionamento del metodo descritto con riferimento a Figura 1.

Lo stesso gas naturale, con la stessa composizione dell'esempio 1 (vedere tabella 1), è trattato nella colonna di assorbimento 2 secondo le stesse condizioni operative dell'esempio 1.

Dopo una prima espansione nel tamburo di laminazione 6, la soluzione amminica abbandona il tamburo di laminazione 6, attraverso la linea 8, fluisce attraverso lo scambiatore 9, ed è soggetta ad una seconda espansione nel tamburo 12. L'espansione, che consente la rimozione di parte del diossido di carbonio e della maggior parte degli idrocarburi aromatici, rilascia un gas di laminazione che abbandona il tamburo attraverso la linea 13. Questa laminazione è condotta sotto le stesse condizioni dell'esempio 2, e il gas di laminazione ha la stessa composizione dell'esempio 2, fornita nella tabella 4.

La soluzione amminica abbandona il tamburo 12, attraverso la linea 15, e fa ingresso nella colonna di rigenerazione 18.

Dopo la rigenerazione, la soluzione amminica abbandona la colonna di rigenerazione 18, attraverso la linea, 27 ed entra nella colonna di assorbimento 2 attraverso la linea 30, dopo un passaggio attraverso lo scambiatore 9.

Il gas acido in uscita dalla colonna di rigenerazione 18 ha la stessa composizione dell'esempio 2, fornita nella tabella 5.

Il gas di laminazione in uscita dal tamburo 12 è inviato a un condensatore 40, attraverso la linea 13, allo scopo di ridurre il contenuto d'acqua. La composizione del gas di laminazione ottenuto dopo la condensazione è fornita nella tabella 6.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 35,6% mol diossido di carbonio 58,9% mol acqua 4,6% mol metano 0,5% mol etano altri idrocarburi di peso maggiore 0,04% mol aromatici (benzene, toluene e xileni) 4028 ppmv Tabella 6

Dopo la condensazione, questo gas di laminazione povero di H2S e ricco di aromatici è inviato, con una portata di 12,3 kNm<3>/ora attraverso la linea 13, alla sezione 32, ovvero alla prima zona del forno deirimpianto Claus. Una frazione del gas acido ricco di H2S in uscita dalla colonna di rigenerazione 18 è inviata, attraverso la linea 25, alla sezione 32, ovvero alla prima zona del forno deirimpianto Claus, mentre la maggior parte di questo gas acido è inviata, attraverso la linea 41, alla sezione 33, ovvero alla seconda zona del forno deirimpianto Claus.

Il gas di laminazione, miscelato con una frazione del gas acido ricco di H2S, è preriscaldato a 220°C, e anche l'aria è preriscaldata a questa temperatura: essi sono inviati alla prima zona del forno attraverso il bruciatore, che consente di raggiungere, a confronto della temperatura raggiunta nell'esempio 1 secondo la tecnica anteriore, una temperatura maggiore di circa 250°C, sufficiente a ridurre il contenuto aromatico a meno di 30 ppmv all'uscita del forno. Il catalizzatore Claus del primo stadio catalitico avrà quindi tempi più lunghi di vita e di attività.

Il fato che il gas acido otenuto negli esempi 2 e 3 (vedere tabella 5) abbia da una parte una maggiore concentrazione di H2S, e dall'altra minori quantità di CO2e di idrocarburi aromatici rispetto al gas acido otenuto nell'esempio 1 (vedere la tabella 3), mostra chiaramente l'importanza di condurre, sotto le condizioni secondo l'invenzione, un'espansione del solvente nel tamburo 12 prima della rigenerazione.

Esempio 4 (secondo l'invenzione)

L'esempio 4 illustra la modalità di funzionamento del metodo descritto con riferimento a Figura 3.

Lo stesso gas naturale, con la stessa composizione dell'esempio 1 (vedere tabella 1), è trattato nella colonna di assorbimento 2 soto le stesse condizioni operative dell'esempio 1.

Dopo una prima espansione nel tamburo di laminazione 6, la soluzione amminica abbandona il tamburo di laminazione 6, attraverso la linea 8, fluisce atraverso lo scambiatore 9, ed è soggetta ad una seconda espansione nel tamburo 12, a 2,0 bare 100, 1°C. L'espansione, che consente la rimozione di parte del C02e della maggior parte degli idrocarburi aromatici, rilascia un gas di laminazione che abbandona il tamburo atraverso la linea 40. Questo gas di laminazione ha la composizione descrita nella tabella 7.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 22,2% mol diossido di carbonio 33,0% mol acqua 44,3% mol metano 0,2% mol etano altri idrocarburi di peso maggiore 0,02% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 2103 ppmv Tabella 7

Questo gas di laminazione è quindi inviato, con una portata di 24,2 kNm<3>/ora, alla seconda colonna di assorbimento 25, attraverso la linea 40, ed è trattato con i gas provenienti dalla sezione (Claus) 21, secondo la modalità di funzionamento descritta con riferimento a Figura 3.

Il gas acido proveniente dalla colonna di rigenerazione 15, attraverso la linea 20, ha la composizione fornita nella tabella 8.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 63,3% mol diossido di carbonio 31,7% mol acqua 5% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 132 ppmv Tabella 8

Questo gas acido è inviato, attraverso la linea 20, alla sezione (Claus) 21 con una portata di 16,2 kNm<3>/ora. Questo gas acido, che alla fine contiene soltanto 132 ppmv di idrocarburi aromatici, rispetto ai 1743 ppmv nel gas acido dell'esempio 1 secondo la tecnica anteriore, e che comprende 63,3% mol di solfuro di idrogeno, rispetto a solo 51,4% mol nel gas acido dell'esempio 1 secondo la tecnica anteriore, è preriscaldato a 220°C come l'aria iniettata. La temperatura raggiunta nel forno è maggiore di quella dell'esempio 1, ed è pertanto sufficiente a ridurre il contenuto residuo di idrocarburi aromatici a meno di 25 ppmv all'uscita del forno. Il catalizzatore Claus del primo stadio catalitico avrà quindi tempi più lunghi di vita e di attività.

Esempio 5 ('secondo l'invenzione)

L'esempio 5 illustra la modalità di funzionamento del metodo descritto con riferimento a Figura 3b, con il riciclaggio di una frazione del gas acido proveniente dall'uscita del rigeneratore 15, attraverso la linea 42, nel tamburo 12.

Dopo una prima espansione nel tamburo di laminazione 6, la soluzione amminica abbandona il tamburo di laminazione 6, attraverso la linea 8, fluisce attraverso lo scambiatore 9, ed è soggetta ad una seconda espansione nel tamburo 12, a 2,0 bar e 100,1°C. L'espansione, che consente la rimozione di parte del C02e della maggior parte degli idrocarburi aromatici, rilascia un gas di laminazione che abbandona il tamburo attraverso la linea 40. Questa laminazione è favorita dal riciclaggio di 20% del flusso di gas acido in uscita dal rigeneratore 15, attraverso la linea 42, a 2,35 bar e 114, 1°C, e con una portata di 9,9 kNm<3>/ora. Il gas riciclato attraverso la linea 42 ha la composizione descritta nella tabella 9. Il gas di laminazione in uscita dal tamburo 12, attraverso la linea 40, ha la composizione descritta nella tabella 10.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 22,1% mol diossido di carbonio 8, 1 % mol acqua 69,8% mol metano 0,0% mol etano altri idrocarburi di peso maggiore 0,0% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 5 ppmv

Tabella 9

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 22,5% mol diossido di carbonio 32,6% mol acqua 44,5% mol metano 0,2% mol etano altri idrocarburi di peso maggiore 0,02% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 1738 ppmv Tabella 10

Questo gas di laminazione è quindi inviato, con una portata di 30,4 kNm<3>/ora, alla seconda colonna di assorbimento 25, attraverso la linea 40, ed è trattato con i gas provenienti dalla sezione (Claus) 21, secondo la modalità di funzionamento descritta con riferimento a Figura 3b.

Il gas acido proveniente dalla colonna di rigenerazione 15, attraverso la linea 20, ha la composizione fornita nella tabella 11.

Costituenti Concentrazione solfuro di idrogeno 69,5% mol diossido di carbonio 25,5% mol acqua 5% mol idrocarburi aromatici (benzene, toluene e xileni) 15 ppmv Tabella 11

Questo gas acido è inviato, attraverso la linea 20, alla sezione (Claus) 21 con una portata di 12,6 kNm<3>/ora. Questo gas acido, che alla fine contiene soltanto 15 ppmv di idrocarburi aromatici, rispetto ai 132 ppmv nel gas acido dell'esempio 4 secondo l'invenzione, e che comprende 69,5% mol di solfuro di idrogeno, rispetto a solo 63,3% mol nel gas acido dell'esempio 4 secondo l'invenzione, è preriscaldato a 220°C come l'aria iniettata. In conseguenza del l'arricchimento di h2S, la temperatura raggiunta nel forno è maggiore di quella dell'esempio 4, consentendo quindi di sviluppare la riduzione del contenuto residuo di idrocarburi aromatici all'uscita del forno. Il catalizzatore Claus del primo stadio catalitico avrà quindi tempi più lunghi di vita e di attività. La portata del gas da trattare è inoltre ridotta da 16,2 a 12,6 kNm<3>/ora, comportando quindi una riduzione di 22% della dimensione deirimpianto Claus, e della quantità di catalizzatore richiesta in questo impianto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo per estrarre il solfuro di idrogeno contenuto in un gas comprendente idrocarburi aromatici, in cui sono condotti i seguenti stadi: a) mettere a contatto detto gas con una soluzione assorbente, allo scopo di ottenere un gas impoverito di solfuro di idrogeno e una soluzione assorbente carica di solfuro di idrogeno, b) riscaldare ed espandere la soluzione assorbente carica di solfuro di idrogeno a una temperatura e pressione predeterminate, allo scopo di rilasciare una frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici, e di ottenere una soluzione assorbente impoverita di idrocarburi aromatici e arricchita di diossido di carbonio, detta temperatura e detta pressione essendo selezionate affinché detta frazione gassosa comprenda almeno 50% degli idrocarburi aromatici contenuti in detta soluzione assorbente carica di solfuro di idrogeno, e al massimo 35% del solfuro di idrogeno contenuto in detta soluzione assorbente carica di solfuro di idrogeno, c) rigenerare termicamente la soluzione assorbente impoverita di composti di idrocarburi aromatici, allo scopo di rilasciare un effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, e di ottenere una soluzione assorbente rigenerata.
2) Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui almeno parte della soluzione assorbente rigenerata, ottenuta nello stadio c), è riciclata nello stadio a) come soluzione assorbente.
3) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno parte dell'effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, ottenuto nello stadio c), è trattata con un processo Claus.
4) Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui la frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici, ottenuta nello stadio b), è inviata ad un bruciatore di detto processo Claus.
5) Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui la frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici ottenuta nello stadio b), come pure gas di coda provenienti da detto processo Claus, sono messi a contatto con una seconda soluzione assorbente, allo scopo di produrre un flusso povero di solfuro di idrogeno e una seconda soluzione assorbente arricchita di solfuro di idrogeno.
6) Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui almeno parte della seconda soluzione assorbente arricchita di solfuro di idrogeno è riciclata nello stadio a) come soluzione assorbente.
7) Metodo come rivendicato in qualsiasi delle rivendicazioni 5 e 6, in cui lo stadio c) è condotto in una colonna di rigenerazione, e in cui almeno parte della seconda soluzione assorbente arricchita di solfuro di idrogeno è alimentata in detta colonna così da essere rigenerata.
8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, in cui la frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici, ottenuta nello stadio b), è messa a contatto con una porzione della soluzione assorbente rigenerata, ottenuta nello stadio c), così da ottenere una frazione gassosa impoverita di solfuro di idrogeno e una terza soluzione assorbente arricchita di solfuro di idrogeno.
9) Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui la frazione gassosa comprendente idrocarburi aromatici, ottenuta nello stadio b), è innanzi tutto raffreddata e condensata, prima di essere messa a contatto con la porzione della soluzione assorbente rigenerata ottenuta nello stadio c).
10) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 e 9, in cui l'effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, ottenuto nello stadio c), è trattato per mezzo di un processo di ossidazione di solfuro di idrogeno.
11) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, prima dello stadio c), la soluzione assorbente impoverita di idrocarburi aromatici è messa a contatto con una frazione dell'effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, ottenuto nello stadio c), affinché detta frazione trasporti con sé parte degli idrocarburi aromatici contenuti in detta soluzione.
12) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui l'effluente gassoso ricco di solfuro di idrogeno, ottenuto nello stadio c), è parzialmente condensato per raffreddamento così da di produrre una fase gassosa e un condensato, e in cui, prima dello stadio c), la soluzione assorbente impoverita di idrocarburi aromatici è messa a contatto con una frazione di detta fase gassosa, affinché detta frazione trasporti con sé parte degli idrocarburi aromatici e del diossido di carbonio contenuti in detta soluzione.
13) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la frazione gassosa rilasciata nello stadio b) è messa direttamente a contatto con parte della soluzione assorbente rigenerata ottenuta nello stadio c).
14) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la soluzione assorbente comprende un'ammina in soluzione con acqua.
15) Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui l'ammina è selezionata dal gruppo comprendente metildietanolammina, diisopropanolammina e le ammine sfericamente ingombrate, e in cui, nello stadio b), detta temperatura varia tra 80°C e 140°C, e detta pressione varia tra 1,5 e 6 bar.
16) Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui l'ammina è selezionata dal gruppo comprendente monoetanolammina e dietanolammina, e in cui, nello stadio b), detta temperatura varia tra 80°C e 140°C, e detta pressione varia tra 1 ,5 e 6 bar.
17) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13, in cui la soluzione assorbente è selezionata dal gruppo costituito da solfolano, metanolo, N-formi! morfolina, acetil morfolina, propilene carbonato, dimetil etere polietilene glicole o N-metil pirrolidone.
18) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il gas è un gas naturale.
19) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il gas comprende almeno 50 ppmv di idrocarburi aromatici.