JP2011502040A - 炭化水素流れから酸素を除去するプロセス及び反応剤 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
本発明は、反応剤組成物を使用して、様々な流体、特に液体又は気体の炭化水素及び二酸化炭素から、酸素を除去する方法に関する。この方法は、気体炭化水素流れ、軽質液体炭化水素流れ(例えば液体天然ガス(“NGL”))、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、二酸化炭素液体、嫌気性ガス、埋立地ガス、地熱ガス等から酸素を除去するのに特に有用である。
酸素は様々な気体及び液体の炭化水素流れ及び二酸化炭素流れの中に汚染物質(contaminant)として存在することがある。酸素は、酸素で汚染されている天然ガス田に由来する場合がある。また、酸素は気体の炭化水素流れを処理する過程で不可避的に入ることもしばしばある。この一例は、石炭層又は埋立地のガスのような低圧ガスの圧力を上昇させるためにコンプレッサーを用いるときである。酸素を含んだ少量の空気が、圧縮プロセス中に気体流れの中へ入り込むことがある。
開示する方法は、気体及び液体の流体流れ(例えば、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス流れ、二酸化炭素の液体流れ、嫌気性ガス、埋立地ガス、地熱ガス及び地熱液体など)から酸素を除去するために、反応剤(reagent)を使用する方法である。硫黄含有化合物を含んだ炭化水素又は二酸化炭素の流れを、炭酸鉄(ferrous carbonate)を含む硫黄活性化反応剤(sulfur-activated reagent)と接触させることにより、前記流れに含まれる酸素量を低減する方法についても開示する。好ましい実施例において、前記反応剤は微粉状の炭酸鉄を混合し、凝集させ(agglomerating)、形状形成する(shaping)ことで作られる。なお、炭酸鉄は菱鉄鉱(siderite)が好ましく、硫化水素などの硫黄化合物を含んだ炭化水素又は二酸化炭素の流れから酸素を除去するのに用いられる。気体流れの中に、十分な量の硫化水素又は他の硫黄種が存在すると、硫化鉄(ferrous sulfide)を活性化させて連続的に再生成するので、酸素除去プロセスは連続して行われることができる。表面分析結果に基づいて、硫化水素などの硫黄含有種を酸化させて硫酸塩及び元素硫黄を生成することで、酸素は除去される。
。
出願人は、液体流れ及び気体流れ、特に気体及び液体の炭化水素流れ及び二酸化炭素流れを、硫化鉄を含む反応剤と接触させれば、前記流れから酸素を除去することが可能であることを見出した。この方法は、前記流れを、硫化鉄を含む反応剤と接触させることで行なうことができるが、硫化鉄反応剤は、炭酸鉄を、硫黄含有化合物、特に硫化水素を含んだ流体(気体又は液体)と接触させることで、その場所で(in situ)生成されることが好ましい。
加工後の菱鉄鉱組成物は、かさ密度が110ポンド/立方フィート、比重が3.63、90%が100メッシュを通過する粒子サイズであり、分析結果は次のとおりである。
Fe(元素として) 43.00重量%
FeCO3 86.87重量%
SiO2 5.50重量%
Al2O3 1.30重量%
CaO 0.56重量%
MgO 0.53重量%
S 0.40重量%
Mn 0.35重量%
Cu 0.30重量%
Co 0.02重量%
Cd 0.0041重量%
Pb 0.0001重量%
As 0.00005重量%
Sb 0.00005重量%
Fe2O3 <1.0重量%
本発明方法の実用性を調べるために、微粉化された菱鉄鉱(90%が100メッシュを通過)94重量部を、アルミン酸カルシウムセメント6重量部と混合した。菱鉄鉱とセメントの混合物に水約20重量部を混合し、該混合物を押出加工して、直径約3/16インチ、長さ約1/4インチの複数の押出品を生成した。これら押出品は、120°Fで4時間乾燥を行なった。その結果、含水量は約1〜2重量%である。
酸素と硫化水素で汚染されたメタンの流れは、典型的天然ガス流れをシミュレートしたもので、過剰空気と共に、試料Aに基づいて調製された複数の炭酸鉄反応剤押出品が入れられた試験用処理床(直径2インチ、高さ8−10インチ)を通過させた。処理床に投入された流体流れは、速度を標準状態の立方フィート/時間(SCFH)、温度を華氏温度、圧力をポンド/平方インチゲージ(PSIG)で測定した。試験結果は表1に示されている。
天然ガスは、ウェルヘッドに集められて、標準のコンプレッサーシステムを用いて圧縮される。圧縮ガスの一部は圧縮ガスラインから分離され、コンプレッサーを出て、直径2インチ、高さ12インチの垂直式処理床を通過する。圧縮ガスの残部は、通常とおり、パイプラインを経て精製又は処理施設へと送られる。しかしながら、気体流れの中の硫黄が容認し難いほど高濃度である場合、また気体流れ中の硫黄が酸素の存在によって除去されなかった場合、特定の流れは試験期間中に廃棄物として焼却処分した。
Claims (25)
- 気体流体又は液体流体から酸素を除去する方法であって、
主として鉄又は鉄化合物を含む反応剤を供給し、
反応剤を硫黄含有化合物と接触させることによって反応剤を予備硫化し、
硫化された吸収剤を流体と接触させることを含んでいる、方法。 - 流体は、1又は2種以上の過剰の硫黄含有化合物を含んでおり、予備硫化は、鉄化合物を流体と接触させることによって行われる請求項1の方法。
- 流体は、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、嫌気性ガス、埋立地ガス及び地熱流体から選択される請求項1の方法。
- 1又は2種以上の硫黄含有化合物は硫化水素である請求項1の方法。
- プロセスは、周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項1の方法。
- 酸素は、約1ppm未満になるまで流体から除去される請求項1の方法。
- 鉄又は鉄化合物は、炭酸鉄である請求項1の方法。
- 1又は2種以上の硫黄含有化合物は硫化水素である請求項2の方法。
- 流体は、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、嫌気性ガス、埋立地ガス及び地熱流体から選択される請求項8の方法。
- プロセスは、周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項9の方法。
- 酸素は、約1ppm未満になるまで流体から除去される請求項9の方法。
- 1又は2種以上の硫黄含有化合物の少なくとも一部は、流体から除去される請求項9の方法。
- 鉄又は鉄化合物は、菱鉄鉱である請求項9の方法。
- 反応剤は、菱鉄鉱約70〜約100重量%、セメント質バインダー約2〜約10重量%から作られ、水分含量が約3重量%未満になるまで乾燥が施される請求項9の方法。
- セメント質バインダーは、アルミン酸塩セメントである請求項14の方法。
- 酸素は約1ppm未満になるまで流体から除去され、プロセスは周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項14の方法。
- 過剰の硫化水素を含んだ気体流体又は液体流体から酸素を除去する方法であって、主として炭酸鉄を含む反応剤を供給し、炭酸鉄を流体と接触させることを含んでいる、方法。
- 流体は、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、嫌気性ガス、埋立地ガス及び地熱流体から選択される請求項17の方法。
- プロセスは、周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項17の方法。
- 酸素は、約1ppm未満になるまで流体から除去される請求項17の方法。
- 炭酸鉄は、菱鉄鉱である請求項17の方法。
- 反応剤は、菱鉄鉱約70〜約100重量%、セメント質バインダー約2〜約10重量%から作られ、水分含量が約3重量%未満になるまで乾燥が施される請求項17の方法。
- セメント質バインダーは、アルミン酸塩セメントである請求項22の方法。
- プロセスは周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項22の方法。
- 酸素は、約1ppm未満になるまで流体から除去される請求項22の方法。
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