JP2013532735A - Improved method for removing hydrogen sulfide - Google Patents
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Abstract
本発明は、炭化水素流体から硫化水素を除去する方法を提供する。該方法は、アルキル−トリアジンといった硫化物掃去剤を促進するように、窒素酸化物分子を使用することを含む。窒素酸化物は、掃去剤の活性を効果的に加速させる。これは、炭化水素流へのハロゲン化物の導入の回避を可能にする。The present invention provides a method for removing hydrogen sulfide from a hydrocarbon fluid. The method includes using nitrogen oxide molecules to facilitate sulfide scavengers such as alkyl-triazines. Nitrogen oxides effectively accelerate the scavenger activity. This makes it possible to avoid the introduction of halides into the hydrocarbon stream.
Description
本発明は、硫化水素を除去する改善された方法に関する。 The present invention relates to an improved method for removing hydrogen sulfide.
(関連出願の相互参照)
なし。
(連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載)
該当せず。
(Cross-reference of related applications)
None.
(Description of research and development funded by the federal government)
Not applicable.
本発明は、概して、その中の硫化水素のレベルを除去または低減するための酸性ガスおよび液体炭化水素の処理に関する。炭化水素流中の硫化水素の毒性は、産業において公知であり、その含有量を安全なレベルまで低減するために多大な費用および努力が、毎年費やされている。 The present invention generally relates to the treatment of acid gases and liquid hydrocarbons to remove or reduce the level of hydrogen sulfide therein. The toxicity of hydrogen sulfide in hydrocarbon streams is known in the industry, and significant costs and efforts are expended every year to reduce its content to a safe level.
大きな製造施設において、酸性ガス流を処理するための再生システムを設置することが、一般的により経済的である。これらのシステムは、典型的に、産生された流体に接触し、硫化水素、ならびに恐らく二酸化炭素およびメルカプタンといった他の毒性材料を選択的に吸収するように、吸収塔において使用される化合物を採用する。次いで、吸収化合物は、システムにおいて再生および再利用される。典型的な硫化水素吸収材料には、アルカノールアミン、PEG、ヒンダードアミン、および再生することができる他の種が含まれる。 In large manufacturing facilities, it is generally more economical to install a regeneration system for treating acid gas streams. These systems typically employ compounds used in absorption towers to contact the produced fluid and selectively absorb hydrogen sulfide and possibly other toxic materials such as carbon dioxide and mercaptans. . The absorbing compound is then regenerated and reused in the system. Typical hydrogen sulfide absorbing materials include alkanolamines, PEGs, hindered amines, and other species that can be regenerated.
小さな工場の硫化水素除去のための非再生掃去剤は、1)アルデヒド系、2)金属酸化物系、3)腐食剤系、および4)他のプロセスという、4つの一般的なカテゴリに分類される。非再生化合物による硫化水素の除去において、掃去剤は、硫化水素と反応して、非毒性化合物または化合物を形成し、これは、炭化水素から除去することができる。例えば、ホルムアルデヒドが硫化水素と反応する際、ホルムチオナール(例えば、トリチアン)として既知の化学的化合物が形成される。 Non-regenerative scavengers for small factory hydrogen sulfide removal fall into four general categories: 1) aldehyde systems, 2) metal oxide systems, 3) corrosive systems, and 4) other processes. Is done. In removing hydrogen sulfide with non-regenerative compounds, the scavenger reacts with hydrogen sulfide to form a non-toxic compound or compound, which can be removed from the hydrocarbon. For example, when formaldehyde reacts with hydrogen sulfide, a chemical compound known as formthional (eg, trithiane) is formed.
先行技術のアルデヒド掃去剤は、典型的に、低分子量アルデヒド、ならびにケトン、およびその付加物を含む。低分子量アルデヒドはまた、米国特許第4,748,011号に開示されるように、アルキルまたはアルカノールアミンと組み合わされてもよい。他のアルデヒド由来の掃去剤には、米国特許第4,978,512号に開示されるように、低分子量アルカノールアミンおよびアルデヒドの反応産物が含まれる。PCT出願WO92/01481号は、あるトリ−置換−ヘキサヒドロ−s−トリアジンを使用して、下水ガス中の硫化物を低減する方法を開示する。独国の参考文献DE第4027300号は、H2Sおよびメルカプタンを除去するための再生溶剤を開示する。米国特許第5,347,004号は、1,3,5−アルコキシアルキレンヘキサヒドロトリアジンの使用を開示する。PCT出願WO91US5232号は、ヒドロキシアルキルトリアジン掃去剤、具体的には、N,N’,N’’−トリス(2−ヒドロキシエチル)ヘキサヒドロ−s−トリアジンを開示する。米国特許第5,774,024号は、アルキルトリアジン掃去剤および第4級アンモニウム塩の組み合わせを開示し、第4級アンモニウム塩は、アルキル−トリアジンの有効性を強化する。 Prior art aldehyde scavengers typically include low molecular weight aldehydes, as well as ketones and adducts thereof. Low molecular weight aldehydes may also be combined with alkyl or alkanolamines as disclosed in US Pat. No. 4,748,011. Other aldehyde-derived scavengers include low molecular weight alkanolamines and aldehyde reaction products, as disclosed in US Pat. No. 4,978,512. PCT application WO 92/01481 discloses a method for reducing sulfides in sewage gas using certain tri-substituted-hexahydro-s-triazines. German reference DE 4027300 discloses a regenerating solvent for removing H 2 S and mercaptans. US Pat. No. 5,347,004 discloses the use of 1,3,5-alkoxyalkylene hexahydrotriazine. PCT application WO91US5232 discloses hydroxyalkyltriazine scavengers, specifically N, N ′, N ″ -tris (2-hydroxyethyl) hexahydro-s-triazine. US Pat. No. 5,774,024 discloses a combination of an alkyl triazine scavenger and a quaternary ammonium salt, where the quaternary ammonium salt enhances the effectiveness of the alkyl-triazine.
このため、炭化水素流体から硫化水素を掃去する改善された方法に対する明らかな必要性および実用性が存在する。本項に説明される技術は、具体的にそのようなものとして示されない限り、本明細書において参照されるいずれの特許、公開物、または他の情報も、本発明に関して「先行技術」であるということを承認することを意図しない。加えて、本項は、研究が行われているということ、または37CFR §1.56(a)に定義されるような他の関連情報が存在しないということを意味すると解釈されるべきではない。 Thus, there is a clear need and utility for an improved method of scavenging hydrogen sulfide from hydrocarbon fluids. The technology described in this section is "prior art" with respect to the present invention, unless specifically indicated as such, any patents, publications, or other information referred to herein. I do not intend to approve that. In addition, this section should not be construed to mean that research is being conducted or that there is no other relevant information as defined in 37 CFR §1.56 (a).
本発明の少なくとも一実施形態は、炭化水素流体から硫化水素を除去するための方法を対象とする。該方法は、流体を、窒素酸化物促進剤とともに製剤化される、有効量の硫化物掃去剤と接触させることを含む。窒素酸化物促進剤の量は、窒素酸化物促進剤の非存在下での掃去剤の掃去作用と比較して、掃去剤の掃去作用を加速させるのに十分である。 At least one embodiment of the present invention is directed to a method for removing hydrogen sulfide from a hydrocarbon fluid. The method includes contacting the fluid with an effective amount of a sulfide scavenger formulated with a nitrogen oxide promoter. The amount of nitrogen oxide promoter is sufficient to accelerate the scavenger scavenging action as compared to the scavenger scavenging action in the absence of the nitrogen oxide promoter.
本出願の目的上、これらの用語の定義は、以下のとおりである。 For purposes of this application, these terms are defined as follows:
「アルキル−トリアジン」は、式:
に従う分子を意味し、式中、R1、R2、R3は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、t−ブチル等といった、アルキル基であるか、または、CH2CH2OHといった置換アルキル基であり、R1、R2、R3は、全て、同じ基もしくは1つ以上の異なる基であることが可能である。アルキル−トリアジンには、米国特許第5,744,024号に開示されるトリアジンが含まれるが、これに限定されない。
“Alkyl-triazine” has the formula:
Wherein R 1 , R 2 , R 3 are alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, t-butyl, or substituted alkyl groups such as CH 2 CH 2 OH R 1 , R 2 , R 3 can all be the same group or one or more different groups. Alkyl-triazines include, but are not limited to, the triazines disclosed in US Pat. No. 5,744,024.
「炭化水素流体」は、ケロシン、原油、留出燃料、燃料油、灯油、ディーゼル燃料、ガソリン、ジェット燃料、バンカー燃料油、およびこれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない、主に有機材料を含む、液体またはガスを意味する。 “Hydrocarbon fluids” are primarily organic, including but not limited to kerosene, crude oil, distillate fuel, fuel oil, kerosene, diesel fuel, gasoline, jet fuel, bunker fuel oil, and any combination thereof. Means liquid or gas containing material.
「メチルトリアジン」は、R1、R2、およびR3が、全てメチル基である、アルキル−トリアジンを意味する。 “Methyltriazine” means an alkyl-triazine in which R 1 , R 2 , and R 3 are all methyl groups.
窒素酸化物」は、式:
に従う組成物を意味し、式中、R1、R2、およびR3は、1〜30個の炭素原子を含有する任意のアルキル基であり、環状化合物を含む。
Nitrogen oxide "has the formula:
Wherein R 1 , R 2 , and R 3 are any alkyl groups containing 1 to 30 carbon atoms and include cyclic compounds.
「非再生掃去剤」は、掃去プロセスによって消費される掃去剤を意味する。 “Non-regenerative scavenger” means a scavenger consumed by the scavenging process.
「再生掃去剤」は、掃去プロセスによって消費されない掃去剤を意味する。 “Regenerative scavenger” means a scavenger that is not consumed by the scavenging process.
「促進剤」は、それ自体としては掃去しないが、既知の掃去剤と組み合わされる時、掃去剤の有効性を著しく増加させる組成物を意味する。 “Accelerator” means a composition that does not scavenge itself, but significantly increases the effectiveness of the scavenger when combined with a known scavenger.
「塩」は、通常、溶液中でイオン化する、アニオンおよびカチオンを含む化合物を意味する。 “Salt” means a compound comprising an anion and a cation that is normally ionized in solution.
「掃去剤」は、流体媒体中で、限定されないが、硫化水素といった何らかの他の組成物の量を低減する上で有用な、限定されないが、アルキルトリアジンといった組成物を意味する。 “Sweeper” means a composition such as, but not limited to, an alkyltriazine that is useful in reducing the amount of any other composition such as, but not limited to, hydrogen sulfide in a fluid medium.
上記の定義、または本出願の他の場所で記載される説明が、一般的に使用される意味、辞書における意味、または本出願に参照することによって組み込まれる出典に記載される意味(明示的もしくは暗示的)と矛盾する場合、本出願、および特に請求項の用語は、一般的な定義、辞書定義、または参照することによって組み込まれた定義に従うのではなく、本出願における定義もしくは説明に従って解釈されると理解される。上記を踏まえて、ある用語が、それが辞書によって解釈される場合にのみ理解することができる場合、その用語がKirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,5th Edition(2005)(Published by Wiley,John & Sons,Inc.)によって定義される場合は、この定義が、どのようにその用語が請求項において定義されるべきかを左右するものとする。 The above definitions, or explanations elsewhere in this application, may have commonly used meanings, meanings in the dictionary, or meanings given in references incorporated by reference to this application (explicit or In the case of conflict with (implicit), the terms of this application, and particularly the claims, should be interpreted according to the definitions or explanations in this application rather than following the general definitions, dictionary definitions, or definitions incorporated by reference. It is understood. Based on the above, if a term can only be understood if it is interpreted by a dictionary, the term is Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition (2005) (Published by Wiley & John, Jon , Inc.), this definition shall govern how the term is to be defined in the claims.
少なくとも一実施形態において、炭化水素流体中の硫化水素の量は、窒素酸化物促進剤を伴う、アルキル−トリアジン掃去剤の導入によって低減される。促進剤は、アルキル−トリアジン掃去剤の有効性を増加させる。窒素酸化物は、単一の構成要素であり、塩化物といったハロゲン化物を含有しないため、先行技術の第4級アンモニウム塩促進剤よりも優れている。 In at least one embodiment, the amount of hydrogen sulfide in the hydrocarbon fluid is reduced by the introduction of an alkyl-triazine scavenger with a nitrogen oxide promoter. Accelerators increase the effectiveness of alkyl-triazine scavengers. Nitrogen oxide is a single component and is superior to prior art quaternary ammonium salt promoters because it does not contain halides such as chlorides.
促進剤としての窒素酸化物の有効性は、それが、単一の中性化合物であるため、予想外である。少なくとも一実施形態において、促進剤は、掃去剤・促進剤含有組成物の1〜25%である。 The effectiveness of nitrogen oxides as a promoter is unexpected because it is a single neutral compound. In at least one embodiment, the accelerator is 1-25% of the scavenger / accelerator-containing composition.
少なくとも一実施形態において、トリアジンの少なくとも一部分は、米国特許第5,744,024号に説明されるプロセスに従って合成される。 In at least one embodiment, at least a portion of the triazine is synthesized according to the process described in US Pat. No. 5,744,024.
少なくとも一実施形態において、窒素酸化物は、アルキルトリアジンの溶液と混合され、溶剤は、水であることが可能であり、窒素酸化物を有する溶液は、炭化水素流体に導入される。少なくとも一実施形態において、窒素酸化物導入は、アルキル−トリアジン導入と同時である。窒素酸化物促進剤の特性は、いくつかの異なる炭化水素流体において極めて効果的であるようなものである。 In at least one embodiment, the nitrogen oxides are mixed with a solution of alkyl triazine, the solvent can be water, and the solution with nitrogen oxides is introduced into the hydrocarbon fluid. In at least one embodiment, the nitrogen oxide introduction is concurrent with the alkyl-triazine introduction. The properties of nitrogen oxide promoters are such that they are extremely effective in several different hydrocarbon fluids.
先行技術の掃去剤を上回る、掃去剤とともに窒素酸化物促進剤を使用することの1つの利点は、窒素酸化物促進剤が塩ではなく(それがアニオンおよびカチオンの組み合わせではない)、したがって、ハロゲン化物が欠如しており、特に塩化物が欠如しているということである。 One advantage of using a nitrogen oxide promoter with a scavenger over prior art scavengers is that the nitrogen oxide promoter is not a salt (it is not a combination of anions and cations), and therefore The lack of halide, especially the lack of chloride.
少なくとも一実施形態において、掃去製剤は、炭化水素流において使用される。製剤は、溶剤、アルキル−トリアジン、および窒素酸化物を含む。溶剤は、水、アルコール、芳香族溶剤、アルキル−トリアジン、および窒素酸化物を相互に溶媒和する溶剤、ならびにそれらの任意の組み合わせから成るリストより選択される。製剤は、注入ポンプ、または米国特許第5,744,024号および第5,840,177号に開示される任意の機構を含むが、これらに限定されない、機械的手段によって、炭化水素流に導入することができる。ガス状炭化水素流体という文脈において、ガスは、掃去製剤を含有する吸収塔を通過してもよい。 In at least one embodiment, the scavenging formulation is used in a hydrocarbon stream. The formulation includes a solvent, an alkyl-triazine, and a nitrogen oxide. The solvent is selected from the list consisting of water, alcohols, aromatic solvents, alkyl-triazines, solvents that solvate nitrogen oxides with each other, and any combination thereof. The formulation is introduced into the hydrocarbon stream by infusion pump or mechanical means including, but not limited to, any mechanism disclosed in US Pat. Nos. 5,744,024 and 5,840,177. can do. In the context of a gaseous hydrocarbon fluid, the gas may pass through an absorption tower containing the scavenging formulation.
少なくとも一実施形態において、炭化水素流体は、液体状態である。少なくとも一実施形態において、炭化水素流体は、ガス状態である。 In at least one embodiment, the hydrocarbon fluid is in a liquid state. In at least one embodiment, the hydrocarbon fluid is in a gaseous state.
上述したことは、例解目的で提示され、かつ本発明の範囲を制限することを意図しない、以下の実施例を参照することによって、より良好に理解され得る。 The foregoing can be better understood by reference to the following examples, which are presented for purposes of illustration and are not intended to limit the scope of the invention.
酸性炭化水素流の試料(燃料油)を試験して、促進剤を伴わずに製剤化されるトリアジンに対する、促進剤とともに製剤化されるトリアジンの効率を判定した。試料を、種々の用量のメチルトリアジン掃去剤、促進剤を伴うメチルトリアジン掃去剤で比較的に処理し、種々の試料に対する残留H2Sの量を記録した。表1は、異なる濃度での本発明の組成物を比較し、表2は、促進された掃去剤を、促進されていない掃去剤と比較し、表3は、経時的に促進剤を伴う、および伴わないメチルトリアジンを比較する。 A sample of the acidic hydrocarbon stream (fuel oil) was tested to determine the efficiency of the triazine formulated with the accelerator relative to the triazine formulated without the accelerator. Samples were relatively treated with various doses of methyltriazine scavenger, methyltriazine scavenger with accelerator, and the amount of residual H 2 S for the various samples was recorded. Table 1 compares compositions of the present invention at different concentrations, Table 2 compares accelerated scavengers to unaccelerated scavengers, and Table 3 shows accelerators over time. Compare methyltriazines with and without.
蒸気空間硫化水素レベルを、ASTM D5705−03によって説明される手順に従って測定した。試験手順は、60℃の代わりに約22℃であった室温で、ケロシン中で試験を実施することにより、表2および3に関して修正した。 Vapor space hydrogen sulfide levels were measured according to the procedure described by ASTM D5705-03. The test procedure was modified with respect to Tables 2 and 3 by performing the test in kerosene at room temperature which was about 22 ° C. instead of 60 ° C.
このデータは、窒素酸化物の存在が、メチルトリアジン掃去剤が、促進剤を伴わないメチルトリアジンよりも速く、H2Sのレベルを低減することを可能にするということを実証する。 This data demonstrates that the presence of nitrogen oxides allows methyl triazine scavengers to be faster and reduce the level of H 2 S than methyl triazines without accelerators.
本発明は、多くの異なる形態において具現化されてもよいが、本発明の具体的な好ましい実施形態が、図面において図示され、本明細書において詳細に説明される。本開示は、本発明の原理の例示であり、例解される特定の実施形態に本発明を制限することを意図しない。本明細書で言及される全ての特許、特許出願、科学論文、および任意の他の参照される資料は、それらの全体として参照することにより組み込まれる。さらに、本発明は、本明細書に説明される、および本明細書に組み込まれる種々の実施形態の一部または全てのいずれの可能な組み合わせも包含する。 While the invention may be embodied in many different forms, specific preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described in detail herein. This disclosure is an exemplification of the principles of the invention and is not intended to limit the invention to the particular embodiments illustrated. All patents, patent applications, scientific papers, and any other referenced material mentioned herein are incorporated by reference in their entirety. Furthermore, the present invention encompasses any possible combination of some or all of the various embodiments described herein and incorporated herein.
上記の開示は、例解的なものであることを意図し、包括的なものであることは意図しない。本説明は、当業者に多くの改変および代替を提唱するであろう。全てのこれらの代替および改変は、請求項の範囲内に含まれることが意図され、「含む(comprising)」という用語は、「〜を含むが、これに限定されない(including, but not limited to)」を意味する。当該技術分野に精通するものは、本明細書に説明される具体的な実施形態に対する他の同等物を認識し得、均等物もまた、請求項によって包含されることが意図される。 The above disclosure is intended to be illustrative and not exhaustive. This description will suggest many modifications and alternatives to one of ordinary skill in this art. All these alternatives and modifications are intended to be included within the scope of the claims, and the term “comprising” includes, but is not limited to, including, but not limited to. "Means. Those skilled in the art will recognize other equivalents to the specific embodiments described herein, which are also intended to be encompassed by the claims.
本明細書に開示される全ての範囲およびパラメータは、その中に含まれる任意のおよび全ての副範囲、ならびにエンドポイント間のあらゆる数を包含すると理解される。例えば、「1から10」の記載される範囲は、1という最小値と、10という最大値との間の(およびそれらを含む)任意のおよび全ての副範囲、即ち、1以上という最小値(例えば、1から6.1)から始まり、10以下という最大値(例えば、2.3から9.4、3から8、4から7)で終わる、全ての副範囲から、最終的には、範囲内に含有される1、2、3、4、5、6、7、8、9、および10という各数までを含むと見なされるべきである。 All ranges and parameters disclosed herein are understood to include any and all sub-ranges contained therein, as well as any number between endpoints. For example, a stated range of “1 to 10” is any and all subranges between (and including) a minimum value of 1 and a maximum value of 10, ie, a minimum value of 1 or more ( For example, from all sub-ranges, starting with 1 to 6.1) and ending with a maximum value of 10 or less (eg 2.3 to 9.4, 3 to 8, 4 to 7) Should be considered to include each number of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10 contained within.
これで、本発明の好ましい、および代替的な実施形態の説明を終了する。当業者は、本明細書に説明される具体的な実施形態に対する他の同等物を認識し得、同等物は、本明細書に添付される請求項によって包含されることが意図される。 This concludes the description of the preferred and alternative embodiments of the present invention. Those skilled in the art will recognize other equivalents to the specific embodiments described herein, which equivalents are intended to be encompassed by the claims appended hereto.
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