JP2001522928A - 硫化水素除去法 - Google Patents

硫化水素除去法

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JP2001522928A JP2000520528A JP2000520528A JP2001522928A JP 2001522928 A JP2001522928 A JP 2001522928A JP 2000520528 A JP2000520528 A JP 2000520528A JP 2000520528 A JP2000520528 A JP 2000520528A JP 2001522928 A JP2001522928 A JP 2001522928A
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Abstract

(57)【要約】 硫黄を生成させる、亜硫酸ガスとの反応によってガス流から硫化水素を除去する。この反応は約６〜約１１の pＫb値を有する非-水溶性のルイス塩基を含む反応媒体中で行なわれる。該反応媒体は以下の組合せの性質を有する:a)亜硫酸ガスを吸収してそれと化学的に反応して反応生成物を生成させる；b)硫化水素を吸収する；c)フリーの亜硫酸ガス及び/又は前記の反応生成物の存在下に反応媒体をガス流と接触させることによりガス流から硫化水素を除去する；d)硫化水素と亜硫酸ガスとで硫黄を生成させる全体反応の触媒として作用する；e)反応媒体中で硫化水素と亜硫酸ガスの間の化学量論的平衡が短時間の変化にも拘らず、ガス流から殆んど全部の硫化水素を除去するのに十分な量の亜硫酸ガスを吸収する能力を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 [発明の分野] 本発明は、非-水溶性ルイス塩基を含む反応媒体を使用する、ガス流からの硫 化水素の除去に関する。
【０００２】 [発明の背景] 天然ガスレザーバーの多くは、酸性ガスである硫化水素と炭酸ガスを含んでお
り、これらのガスは互いに水と一緒になると極めて腐蝕性となり得る。そのよう
な酸性ガス又はサワーガスを含む天然ガスは、精製天然ガス(スイートガス)とし
て消費者、産業及びその他の市場に供給される前にそのようなガスを除去するか
又はその濃度を減少させるため精製(又はスイートニング)しなければならない。
【０００３】 酸性ガス除去のために最も普通に行なわれるプロセス技術は、ガス処理プラン
トにおいて再生可能な吸収溶液による天然ガス流からの酸性ガスの吸収である。
この方法では、再生可能な吸収溶液を天然ガスの流れと向流に接触通過させて該
天然ガス流からＨ2Ｓ及びＣＯ2、ならびに他の硫黄化合物を吸収し、これにより
天然ガス流中のこれらのガス濃度を減少させて該天然ガス流を精製する。
【０００４】 酸性ガスを吸収した溶液は次いで高温でのスチームストリッピングによって再
生され、該再生溶液は冷却されて天然ガス接触工程に再循環される。再生工程で
溶液からストリップ(放散)された酸性ガスはガス処理プラントから排出され、場
合によっては亜硫酸ガスへの焼却(灰化)を含む後続の処理が行なわれる。本発明
はサワー天然ガス流の処理方法に関する。
【０００５】 上記の方法に通常用いられる化学物質は、酸性ガスを吸収できるアミン、エス
テル及び類似の再生可能な物質である。この方法に最も普通に用いられるアミン
はモノエタノールアミン(ＭＥＡ)、ジエタノールアミン(ＤＥＡ)及びメチルジエ
タノールアミン(ＭＤＥＡ)である。
【０００６】 本発明は硫化水素含有ガス流を処理するための新規な方法を提供する。以下に
詳述するように、本発明の方法は、非-水溶性ルイス塩基、好ましくはキノリン を含む反応媒体中で硫化水素と亜硫酸ガスを反応させて硫黄を生成させる(時に クラウス反応と呼ばれる)工程を含む。ここに説明する方法は、クラウス法の排 出ガス流や産業排出ガス流も含め、硫化水素を含有する他のガス流にも応用でき
る。
【０００７】 [発明の概要] 本発明にしたがって、特にサワー天然ガス流のスイートニングにおいて、反応
媒体中で硫化水素と亜硫酸ガスとの間に反応を起こさせてガス流から硫化水素を
除去するため、pＫb値が約６から約１１、好ましくは約８から約１０の非-水溶 性ルイス塩基、特にキノリンを含む反応媒体が使用される。ルイス塩基との反応
生成物の形態である亜硫酸ガスと硫化水素の反応は、クラウス反応として知られ
る次式にしたがって進行する: ２Ｈ2Ｓ＋ＳＯ2 → ３Ｓ＋２Ｈ2Ｏ 亜硫酸ガスは、キノリンを含め多くのアミンに可溶であり、等モルの固体反応
生成物(それ自体キノリン及びキノリン-水混合物中に可溶)を生成することはよ く知られている。
【０００８】 本発明者らは、ここに、独創的な方法で前記反応生成物を使用してガス流から
硫化水素を除去するための改善方法を提供する。本発明は、約６から約１１、好
ましくは約８から約１０のpＫb値を有するルイス塩基を含む反応を使用する。
【０００９】 強ルイス塩基(pＫbが約６未満)は亜硫酸ガスと不可逆的に反応する(クラウス 反応が起るのを妨げる)傾向があるけれども、弱ルイス塩基(pＫbが約１１を越え
る)はクラウス反応に触媒作用を働くとは思われない。ここで使用する中間の塩 基度を有するルイス塩基(pＫbが約６から約１１)は、亜硫酸ガスと可逆的に反応
し、クラウス反応に触媒作用をする。キノリン(pＫbが９)が望ましいアミンであ
るが、２,４,６-トリメチルピリジン(pＫbが７)などの必要なpＫb値を有するそ の他のアミンも使用できる。
【００１０】 したがって、本発明の１つでは、亜硫酸ガスとの反応によってガス流から硫化
水素を除去する方法が提供される。この方法は、pＫb値が約６から約１１の範囲
の非-水溶性ルイス塩基を含む反応媒体中で前記の反応を起させることが特徴で あり、該反応媒体は以下の働きをする: a)亜硫酸ガスを吸収してそれと化学的に反応して反応生成物を生成させる； b)硫化水素を吸収する； c)フリー(free)の亜硫酸ガス及び/又は反応生成物の存在下で反応媒体にガス 流を接触させることにより該ガス流から硫化水素を除去する； d)硫化水素と亜硫酸ガスが反応して硫黄を生成する全体反応のための触媒とし
て作用する；及び e)硫化水素と反応媒体中の亜硫酸ガスの間の化学量論的平衡が短時間の変化で
あるにも拘らず、ガス流から実質的にすべての硫化水素を除去するのに十分な量
の亜硫酸ガスを吸収する能力を有する。
【００１１】 この反応媒体は実質的に非-水溶性ルイス塩基からなっていてもよいし、又は 約１２０℃の温度で約 0.39 Lb/in2以下の蒸気圧の混合可能な稀釈剤をさらに含
んでいてもよい。
【００１２】 ここに提供する硫化水素除去方法は、約１２０°から約１５５℃、好ましくは
約１２０°から約１３０℃の温度で亜硫酸ガスを反応媒体により連続的に吸収し
てガス流中の硫化水素と反応させて液体硫黄を生成させ、このようにして製造し
た液体硫黄を連続的にプロセスから分離するような方法で実施できる。
【００１３】 この方法は、連続運転を必要とする天然ガスのスイートニング操作又は硫化水
素含有ガス流の処理用に特に有用である。
【００１４】 ここに提供する硫化水素除去方法は、反応媒体が硫化水素と反応する能力が減
少するまで、硫化水素と反応生成物中の亜硫酸ガスとが反応して硫黄を生成する
ように、ガス流れを反応媒体の本体と間欠的又は連続的に接触させる方法で実施
できる。
【００１５】 この方法は、もと(出所)が色々なガス流から断続運転ベースで微小量の硫化水
素を除くための除去操作用に特に有用である。この方法は、硫黄の融点以上又は
以下から反応媒体の凝固点までの温度で運転できる。硫黄は通常、反応媒体が劣
化するまで反応媒体本体中に蓄積することができる。
【００１６】 反応媒体が硫化水素と反応する能力が劣化した場合(任意の慣用感知器で検知 可能)は、この反応媒体は再生される。再生は、能力の減少した反応媒体を新し い反応媒体と入れ替えるか又は先行バッチで再生された反応媒体と入れ替えるこ
とを含め、多様の方式をとり得る。再生は、亜硫酸ガスと非-水溶性ルイス塩基 との反応生成物を改質することによって行なうことができる。硫黄は反応媒体か
ら必要に応じて間欠的に取り除くことができる。
【００１７】 [発明の一般的説明] 本発明の１つの具体例では、ガス流から硫化水素の除去のための連続方法を提
供する。該方法は、pＫb値が約６から約１１であり、硫化水素と反応媒体中の亜
硫酸ガスとの間の化学平衡が短時間の変化であるにも拘らず、ガス流から実質的
にすべての硫化水素を除くのに十分な量の亜硫酸ガス吸収能力を有する非-水溶 性ルイス塩基を含む前記反応媒体を、反応器上部において次式: ２Ｈ2Ｓ＋ＳＯ2 → ３Ｓ＋２Ｈ2Ｏ にしたがって、硫黄の融点より高い温度で硫化水素と反応して液体硫黄を生成す
るように該反応媒体中に亜硫酸ガスを存在させてガス流と接触させ；該反応で得
られた液体硫黄を反応媒体下部の反応器底部に層として蓄積させ；硫化水素が除
去されたガス流を反応器から排出し；さらに液体硫黄をその層から除去すること
からなる。
【００１８】 この方法では、液体硫黄から溶解した成分を除去するため、亜硫酸ガス及び/ 又はガス流を液体硫黄の層を通して上方向に通過させ、次いで反応媒体を通過さ
せて硫化水素との反応のための反応生成物を該媒体中に生成させることができる
。
【００１９】 本方法の具体的な実施態様の１つは、硫化水素を含んでいるサワー天然ガス流
について実施される。この具体的な方法においては、サワー天然ガス流は先ず硫
黄の融点に少なくとも近いか又は場合によっては該融点より高い温度に加熱され
、次いで反応器に通される。加熱されたサワー天然ガス流は次いで液体硫黄層中
に分散されてこの液体硫黄層を通って上方向に通過し、ガス流中の殆んど全部の
硫化水素を硫黄に転化させるのに少なくとも十分な量の亜硫酸ガスを含む反応媒
体と直接接触させられる。
【００２０】 得られたスイートガス(スイートニングされたガス)流は、出口ガス流として反
応器から取り去られる。このスイートガス流は凝縮性物質を除去するため冷却さ
れ、得られた冷却スイートガスは本方法の製品として取り去られる。サワーガス
流の前記温度へ加熱は、少なくとも一部は、このサワーガス流と除去スイートガ
ス流との熱交換によって行なわれ、このとき除去スイートガス流の冷却が行なわ
れる。
【００２１】 凝縮した非-水溶性ルイス塩基、付随化合物及び溶解した硫黄を含む凝縮物質 を集めてこれを反応器にリサイクルさせる。さらに、反応器からの反応媒体の流
れと前記の集めた凝縮物質とをブレンドし、このブレンドを反応器にリサイクル
することによって反応媒体を反応器内でリサイクルさせることができる。このブ
レンドを反応器に通す前に加熱することができる。サワー天然ガス流の加熱及び
ブレンド加熱の両加熱によって反応温度を硫黄の融点以上の望ましい範囲に保つ
のに必要な加熱を供給できる。
【００２２】 本発明の別の具体例では、pＫb値が約６から約１１であり、硫化水素と反応媒
体中の亜硫酸ガスとの間の化学量論的な平衡が短時間の変化であるにも拘らず、
ガス流から実質的にすべての硫化水素を除去するのに十分な量の亜硫酸ガスを吸
収する能力を有する非-水溶性ルイス塩基を含み、かつ、ガス流から硫化水素を 吸収するための亜硫酸ガスと非-水溶性ルイス塩との反応生成物を含む、再生可 能な反応媒体本体中にガス流を通過させて、反応器中で次式: ２Ｈ2Ｓ＋ＳＯ2 → ３Ｓ＋２Ｈ2Ｏ にしたがって、該吸収された硫化水素と反応生成物からの亜硫酸ガスを反応させ
て製品硫黄を生成させること；硫化水素を除去したガス流を反応媒体上方の反応
器上部から排出すること；及び製品硫黄を反応器底部に沈積させること；からな
る、ガス流から硫化水素の除去方法が提供される。
【００２３】 硫化水素含有ガス流を小さな泡の形で散布させるため、反応器下端部に近い反
応媒体本体内のガス散布器によってこのガス流を反応媒体本体中に通すことがで
きる。この方法は連続法として又は間欠法でも運転でき、特にスカベンジング(s
cavenging:ガスの清浄化)操作に有用である。
【００２４】 硫化水素を吸収して硫化水素を硫黄に転化する反応媒体本体の能力の消耗度合
は任意の慣用法で検知でき、この消耗した反応媒体は、次いで反応生成物を含ん
でいる再生反応媒体で置換されるか又は亜硫酸ガスの添加によって再生される。
硫黄は反応媒体から必要に応じて除去することができる。
【００２５】 [望ましい実施態様の説明] 本出願人は、図１及び２に関連して以下に詳細に説明する、硫化水素除去方法
の２つの異なる実施態様をここに提供する。本発明の１つの実施態様(図１)では
、硫化水素を含む天然ガス流をスイートニング(sｗeetening)するための連続方 法が提供される。本発明の第２の実施態様(図２)では、再生可能なキノリン-亜 硫酸ガス溶液を使用する、天然ガス、溶解ガス又はその他の硫化水素汚染工業ガ
ス流をスイートニングするための回分方法が提供される。
【００２６】 [Ａ.図１の実施態様]: 図１を参照すると、サワー天然ガス流に対して実施する単一容器連続式硫化水
素除去方法１０が示されている。代表的なウェルヘッド(井戸元)ガスの条件、濃
度、温度及び圧力が示されているが、当業者が察知するように本方法は広範囲の
プロセス条件に応用できる。
【００２７】 天然ガスはウェルヘッド(ｗell-head:井戸元)１２から標準の操作機器(不図示
)を経て熱交換器１４に流入し、そこで例えば約１１６℃に加熱され、次いでそ こから恐らくはガス焚きのガス加熱器１６に流れ、さらにガス温度を例えば約１
２１℃、好ましくは該加熱ガス流が装入される反応器/接触器１８の温度を硫黄 が溶融状態にあるようにするため硫黄の融点以上に維持するのに十分な程高い温
度に高める。ガス流は逆止弁(不図示)を経て反応器/接触器１８に入る。この逆 止弁は、ガス及び反応器/接触器１８の内容物の逆流を防止する。
【００２８】 気泡塔又は充填塔であってもよい反応器/接触器中では、ガス流は先ず液体硫 黄層を通って分散され、それによって硫黄から溶解成分を除去する。次いでガス
は、前記のクラウス反応によってガス中の硫化水素を硫黄に転化させるのに十分
な亜硫酸ガスを含有している、キノリンを含む反応媒体と直接接触して流れる。
【００２９】 スイートニングされたスイートガスは次いでライン１９により入口ガスと向流
状態で熱交換器１４の套側を通過し、ここでガス温度は例えば井戸元温度より約
５℃高い温度まで低下する。多量の水が伴われる場合は、別の方法としてキノリ
ン-水分離を行なってもよい。これらの方法によりクラウス反応で生成した水を 除去することができる。この工程は重要である。何故なら、表１のデータによっ
て、溶解した水は反応媒体中での液体クラウス反応の有効性に対して有害な影響
を及ぼすからである。表に示したパラメターをもつスイートガスは熱交換器１４
からライン２０を通って排出される。
【００３０】 キノリン、付随の化合物、溶解した硫黄(キノリンに中庸程度に可溶)からなり
、さらに場合によっては水も含む、熱交換器１４の套側内に生成した凝縮物は、
タンク２１に流入する。この工程は、熱交換器のチューブ上に硫黄蒸気の凝縮物
の堆積を防ぐ重要な役割りを行なう。次いで該凝縮物は逆流を防止する逆止弁( 不図示)を通る、反応器/接触器１８へのラインを通ってポンプ２２により反応器
に戻される。循環流２３は熱交換器２４で加熱することができ、熱交換器１６で
加熱された加熱ガス流とともに反応器/接触器１８に熱を供給する。ポンプ２２ は一定速度で連続運転される。
【００３１】 現在のガスは例えば４５℃の温度で飽和しているので、反応媒体のメークアッ
プ２５を必要とする。この観点から、熱交換器１４では経済的に実施できる限り
できるだけ低い近接温度で操作することが望ましい。とは云っても、５０℃未満
の温度でのキノリンの蒸気圧は 0.001 45 psi に過ぎず、約 1000 psi の全圧で
はこれは 1.45 ppｍ(容積)の濃度に相当する。５ＭＭＳＣＦＤ［500万 ft3/日；
標準状態］のガス流速では、キノリンのメークアップ必要量は１０kg/日 未満で
ある。
【００３２】 メークアップ反応媒体２５は、反応器/接触器１８内の反応媒体の液面を適当 な範囲に調節するポンプ２６により、タンクから逆止弁(不図示)を経て送入する
ことができる。
【００３３】 液体亜硫酸ガス２８はレールカー又は他のソースからポンプ３０によって送入
される。このポンプは、硫化水素が感知器３２によって通常約１ppｍ未満の濃度
で検知されたとき始動される。出口ガスの流れ中にＨ2Ｓが存在することはＳＯ2 が反応器/接触器１８中で減少したことを示し、したがって新しい亜硫酸ガス反 応物を加える必要性があることを示している。そのとき所定量の亜硫酸ガスが反
応器/接触器１８に注入される。キノリン中の亜硫酸ガスの溶解度は大きいので 、たとえ比較的濃度が高くても亜硫酸ガスが溶解しないで通り抜けることはない
。
【００３４】 反応器/接触器１８中で溶融体として生成した硫黄は、必要に応じて間欠的に ライン３４により液面調節弁(不図示)を通して排出される。硫黄中に溶解したキ
ノリンの大部分はガス流と亜硫酸ガス流によって追い出されるので、この系から
液体硫黄と一緒に失われるキノリンはもしあったとしても極く僅少量である。
【００３５】 反応媒体は反応器/接触器１８の底部域からライン３６により抜き取られてタ ンク２１に循環し、このタンク中で前記凝縮物とブレンドしてライン２３で反応
器/接触器１８に循環される流れの一部を形成する。
【００３６】 図１を参照して以上に説明した実施態様は、反応器/接触器１８の温度が１２ ０℃を超える温度で運転されるのが好ましいが、この反応はこれより低い温度で
も実施でき、また、蒸気圧の増加のため高い温度ではキノリン(又は他の非-水溶
性ルイス塩基)の蒸発量が大分増えるけれども約１５５℃まで実施できる。一般 的には、反応器/接触器１８でのクラウス反応プロセスは、約１２０°〜１５５ ℃、好ましくは約１２０°〜１３０℃の温度で行なわれる。
【００３７】 [Ｂ.図２の実施態様]: 図２を参照すると、再生可能な系中で残渣量の硫化水素を除去するため各種の
硫化水素含有ガスに対して行なわれる回分式ガス清浄化プロセス５０が示されて
いる。
【００３８】 代表的には、公知の回分式ガス清浄化プロセスは再生可能又は非再生可能のど
ちらの方法でもよい。多くの商業プロセスは、多くの場合クレジットとして供給
者に戻される酸化亜鉛などの再生可能な酸化物に頼っている。このような系は、
大抵は、残りの硫化水素を数 ppb(容積)未満にしなければならず、したがって非
常にコスト高となる場合に用いられる。
【００３９】 その他の系では、水酸化ナトリウム又は次亜塩素酸ナトリウム水溶液などの化
学物質の溶液であってもよい非-再生可能吸収剤を利用している。このような方 法のコストは極めて高く、かつ、費消した化学溶液の廃棄がコスト高で困難とな
る可能性がある。
【００４０】 商業的サルファトリート(sulfatreat)法は非-再生可能鉄化合物を利用する。 すべての再生不能な回分式ガス清浄化法と同様に、この方法の運転コストはガス
中の硫化水素の量が非常に多い場合は極めて高くなる可能性がある。
【００４１】 本発明のこの実施態様による方法の主な経済的利点は、他の方法に較べて硫化
水素に対する吸収容量が大きいこと、簡潔であること、及び液の再生が容易であ
ることである。そしてこの方法は、再言すればキノリンなどの非-水溶性ルイス 塩基を含む反応媒体中での液体クラウス反応に頼っているのである。
【００４２】 さて図２を参照すると、天然ガス、溶解ガス又はその他の工業ガスでも構わな
い工業ガスの流れ５２は、任意に選択できる加熱器５４を通って流れる。前述し
たように溶解した水はキノリンでの方法を阻害するので、ガス流が飽和及び/又 は水のミストを含んでいる場合は加熱器が必要となろう。
【００４３】 任意選択的に加熱されたガスは閉止弁(不図示)を経て吸収/反応容器５６内の ガス分散器に流れる。ガスは容器５６の低部にある分散板によって小さな泡の形
で分散される。容器５６は、反応媒体中に、亜硫酸ガス、及び亜硫酸ガスと非- 水溶性ルイス塩基、好ましくはキノリンとの反応生成物の溶液を含んでいる。
【００４４】 硫化水素はこの溶液に吸収されて溶液中に含まれている亜硫酸ガスと反応し、
硫黄と水を生成する。得られる硫黄の形態は、この方法の操作温度によって変る
。硫黄は凝集して容器の底に沈積する。硫化水素を減らされた処理ガスはミスト
除去器(不図示)と閉止弁(不図示)を通って清浄ガス５８として流出する。
【００４５】 ガス流と反応媒体との接触により、凝縮蒸気も含めて微粒子状物質も除去され
、これらのものは溶液中に残るか又は硫黄の上に吸着される。このシステム(系)
中で、図１に使用した硫化水素検知器３２などの任意の適当な方法で検知できる
、亜硫酸ガス反応物が消耗したときは、容器５６及び付属の弁を含む全装置を取
外して、同一の新しく再生されたシステムと取替えられる。次いでこの消耗した
システムは蓋をされ、再生設備センターに送られる。別の方法では、容器５６か
らの内容物を除いて新しく再生された溶液と取替えるか、又はその場で再生され
る。
【００４６】 再生設備では、硫黄と反応媒体を慣用技術によって分離することができ、希望
なら、硫黄をさらに処理してその他の不純物を除くことができる。
【００４７】 この方法の経済的な利点は、その簡潔性、亜硫酸ガスに対するその吸収容量、
完全再生可能な化学的作用、及び試剤のロスが少ないと云うことを考えると実質
的に大きなものがある。
【００４８】 [実施例１] この実施例は、非-水溶性ルイス塩基を使用する、ガス流からの硫化水素と亜 硫酸ガスの除去について説明する。
【００４９】 実験は、内径が４５ｍｍ、高さ３８０ｍｍの、ガラス散布器付き容器中で実施
した。容器内で頭部から容器の底から３０ｍｍまで延びる直径６ｍｍのチューブ
を、容器の液体内容物中にガス混合物を導入するのに用いた。このガラスチュー
ブの底部には、ガス相を液相中に微細な泡として分散させるフリット(frit)を取
りつけた。容器の頭部周辺に位置する直径６ｍｍのガラスチューブにより接触ガ
スを排出するようにした。
【００５０】 大気温度及び大気圧下で得られた結果を以下の表I及び表IIにまとめた。
【００５１】
【表１】
【００５２】 表Iに示した結果について、キノリン中に５容積％の水の存在はＨ2Ｓ除去の反
応速度又は化学量論に影響を与えないが、２０容積％の水が存在するとＨ2Ｓ除 去率を劇的に減少させる(これは恐らくＳＯ2がＨ2Ｓとの反応と同時に水とも反 応する結果であろう)ことがわかる。
【００５３】
【表２】
【００５４】 表IIに示した結果について以下の所見を述べることができる。 (i)テスト１、２、３、６及び７の結果は、反応媒体中において硫化水素の完全 除去が達成できることを示している。 (ii)テスト１、２及び６(化学量論比が２:１を超えるもの)の結果も、反応媒体 がかなりの硫化水素吸収能力を有することを示している。 (iii)テスト３、４、５及び７(化学量論比が２:１を超えるもの)の結果は、反応
媒体の亜硫酸ガス吸収能力が極めて大きいことを示している。 (iv)テスト４及び５の結果は、フィードガス中の炭酸ガスの存在が硫化水素の吸
収を妨げることを示している。
【００５５】 [開示のまとめ] この開示の要約をすると、本発明は、約６〜１１の pＫb値を有するキノリン 又はその他の非-水溶性ルイス塩基を含む反応媒体を用いて、亜硫酸ガスとのク ラウス法反応を使用して液体で硫黄を生成させる、ガス流から硫化水素の除去方
法を提供する。
【００５６】 本発明の範囲内で各種の変更、修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、広範囲に変り得る運転操作条件の下で硫化水素を含む天然ガス流をス
イートニングするための連続式硫化水素除去方法の概略フローシートである。
【図２】 図２は、少量の硫化水素を含むガス流から硫化水素を除去するための回分式清
浄化法の概略フローシートである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１０月１４日（１９９９．１０．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 メッフェ、シルヴァーノ カナダ国 エム６エム ５エー２ オンタ リオ州 トロント エメット アヴェニュ ー 85 アパートメント 2311 (72)発明者 ウァルトン、ピーター エス． カナダ国 エム９ピー ３エス７ オンタ リオ州 エトビコーク イスリントン ア ヴェニュー 2000 スイート 309 (72)発明者 エレノア、ディビト ティー．アール． カナダ国 エル１エックス ２ピー６ オ ンタリオ州 ピッカリング リンウッド ストリート 2512 Ｆターム(参考） 4D020 AA04 AA06 BA16 BB04 BC10 CB08 CB25 CC09 CD01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB06 4D076 AA15 AA16 AA22 BC01 CB12 FA12 GA03 HA03 HA10 JA03 JA04

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 亜硫酸ガスとの反応によるガス流からの硫化水素の除去方法
    において、pＫb値が約６から約１１の範囲にある非-水溶性ルイス塩基を含む反 応媒体中で前記反応を行なうこと、及び該反応媒体が a)亜硫酸ガスを吸収しそれと化学的に反応して反応生成物を生成させる； b)硫化水素を吸収する； c)フリーの亜硫酸ガス及び/又は前記反応生成物の存在下で前記ガス流との接 触によりガス流から硫化水素を除去する； d)硫化水素と亜硫酸ガスとで硫黄を生成する全体反応の触媒として働く； e)前記反応媒体中で硫化水素と亜硫酸ガスの間の化学量論平衡が短時間の変化
    にも拘らず、前記ガス流から実質的に全量の硫化水素を除去するのに十分な量の
    亜硫酸ガス吸収能力を有する； ことを特徴とする、前記硫化水素除去方法。
  2. 【請求項２】 亜硫酸ガスが前記反応媒体により連続的に吸収されて前記ガ
    ス流中の硫化水素と反応して硫黄を生成し、さらに該硫黄生成物を除去する、請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記方法が約１２０°〜約１５５℃、好ましくは約１２０°
    〜約１３０℃の温度で行なわれる、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記ガス流を前記反応媒体本体と間欠的又は連続的に接触さ
    せて、該反応媒体が硫化水素と反応する能力がなくなるまで、硫化水素と前記反
    応生成物中の亜硫酸ガスとを反応させて硫黄を生成させる、請求項１に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 前記反応する能力がなくなった反応媒体が再生される、請求
    項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記再生が亜硫酸ガスの添加により行なわれる、請求項５に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記非-水溶性ルイス塩基が約８〜１０の pＫb値を有する、
    請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記非-水溶性ルイス塩基がキノリンである、請求項７に記 載の方法。
  9. 【請求項９】 前記反応媒体が実質的に前記非-水溶性ルイス塩基を含む、 請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 以下からなることを特徴とする、ガス流から硫化水素を除
    去するための連続式方法: ・反応媒体中で硫化水素と亜硫酸ガスとの間の化学量論的平衡が短時間の変化
    であるにも拘らず、前記ガス流から殆んど全部の硫化水素を除去するのに充分な
    量の亜硫酸ガス吸収能力を有する、pＫb値が約６〜約１１の非-水溶性ルイス塩 基を含む前記反応媒体を、反応器の上部域で下記式: ２Ｈ2Ｓ＋ＳＯ2 → ３Ｓ＋２Ｈ2Ｏ にしたがって硫黄の融点より高い温度で硫化水素と反応して液体硫黄を生成させ
    るため、反応媒体中に亜硫酸ガスの存在下に前記ガス流と接触させ； ・前記反応からの液体硫黄を前記反応媒体下部の反応器底部域に層として蓄積
    させ； ・硫化水素が減少したガス流を反応器から排出させ； ・液体硫黄をその層から取り除く。
  11. 【請求項１１】 前記液体硫黄から溶解した成分類を除去するため亜硫酸ガ
    スを該液体硫黄を通して上方向に通過させ、次いで硫化水素との反応のための亜
    硫酸ガスを反応媒体中に供給するため該反応媒体中を通過させる、請求項１０に
    記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記方法がサワー天然ガス流に対して実施され、 ・該サワー天然ガスが前記反応器に通され； ・該サワー天然ガスが反応器中に分散され； ・得られたスイートガスが前記排出ガス流として反応器から分離される、 請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記サワー天然ガスが先ず少なくとも硫黄の融点に近い温
    度に加熱された後、前記反応器に通される、請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記サワーガス流が前記液体硫黄層中に分散され、該分散
    ガス流が液体硫黄層中を上方向に通過して、少なくとも該ガス流中の殆んど全部
    の硫化水素を硫黄に転化させるのに十分な量の亜硫酸ガスを含む前記反応媒体と
    直接接触する、請求項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 分離したスイートガス流を冷却して凝縮可能物質を除去し
    、得られた冷却スイートガス流を製品として回収する、請求項１２に記載の方法
    。
  16. 【請求項１６】 前記サワーガス流の前記温度への加熱が、少なくとも一部
    は、該サワーガス流と前記分離スイートガス流とを熱交換器を通して行なわれ、
    それにより分離スイートガス流の冷却を行なわせる、請求項１３に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 凝縮した非-水溶性ルイス塩基、付随する化合物及び溶解 した硫黄を含む前記凝縮可能物質を集め、この集めた凝縮物を前記反応器にリサ
    イクルさせる、請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 反応器からの反応媒体の流れと集めた凝縮物とを混合し、
    この混合物を反応器にリサイクルすることによって反応媒体を反応器内でリサイ
    クルする、請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記非-水溶性ルイス塩基が約８〜約１０の pＫb値を有す
    る、請求項１０ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記非-水溶性ルイス塩基がキノリンである、請求項１９ に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記反応媒体が、約１２０℃の温度で約０.３９Lb/in2以 下の蒸気圧の可溶性稀釈剤をさらに含んでいる、請求項１０ないし２０のいずれ
    か１項に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記反応が約１２０°〜約１５５℃の温度で行なわれる、
    請求項１０ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記温度が約１２０°〜約１３０℃である、請求項２２に
    記載の方法。
  24. 【請求項２４】 以下からなることを特徴とする、ガス流から硫化水素の除
    去方法: ・反応媒体中で硫化水素と亜硫酸ガスとの間の化学量論平衡が短時間の変化で
    あるにも拘らず、前記ガス流から実質的に全部の硫化水素を除去するのに十分な
    量の亜硫酸ガス吸収能力を有する、pＫb値が約６〜約１１の非-水溶性ルイス塩 を含み、かつ、ガス流から硫化水素を吸収するための、亜硫酸ガスと非-水溶性 ルイス塩との反応生成物を含む、再生可能な前記反応媒体の本体中に前記ガス流
    を通過させて、次式: ２Ｈ2Ｓ＋ＳＯ2 → ３Ｓ＋２Ｈ2Ｏ にしたがって、吸収した硫化水素と前記反応生成物からの亜硫酸ガスとを反応さ
    せて反応器内で製品硫黄を生成させ、 ・硫化水素が減少したガス流を反応媒体より上の反応器上部から排出し、前記
    製品硫黄を反応器底部に沈積させる。
  25. 【請求項２５】 前記ガス流を小泡状態にして散布させるため、反応器底部
    に隣接する反応媒体本体内のガス散布器によって該ガス流を反応媒体本体中を通
    過させる、請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 硫化水素を吸収してこれを硫黄に転化させる反応媒体本体
    の能力の減退を検出すること、及び減退した反応媒体の本体を反応生成物を含ん
    でいる再生反応媒体と置換することを含む、請求項２４に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記再生が亜硫酸ガスによるその場での反応により行なわ
    れる、請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記非-水溶性のルイス塩基が約８〜約１０のpＫb値を有 する、請求項２４ないし２７のいずれか１項に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記非-水溶性塩基がキノリンである、請求項２８に記載 の方法。
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