JP2017513796A - Btexを含む低〜中モルパーセント硫化水素ガス供給をクラウスユニットで処理するための改良型硫黄回収工程 - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1は、図2に示す構成に基づいてシミュレートした。37.78℃で29.70psiaのアミン分離工程からの酸性ガス流体10を、248.52MMscfd(292.66Msm3/h)の速度で炭化水素選択分離ユニット102に供給した。炭化水素選択分離ユニット102は、H2S/CO2選択率が1.6でBTX透過度が100cm3/(cm2・s・psia)を有するPDMS型ゴム状ポリマー膜として形成した。成分の透過係数については、表2を参照されたい。炭化水素選択的分離ユニット102は、透過分中の炭化水素富化流体14および残留分中の精製酸性ガス流体12を生成した。その後、精製酸性ガス流体12を硫化水素選択分離ユニット106に供給した。硫化水素選択分離ユニット106の特性は、Pebax(登録商標)1657、またはH2S/CO2選択率1.6でBTX透過度100cm3/(cm2・s・psia)を有するポリホスファゼン型膜に基づいて形成した。硫化水素選択分離ユニット106は、精製酸性ガス流体12を、透過分の硫化水素富化流体18と残留分の硫化水素希薄流体16とに分離した。硫化水素富化流体18および炭化水素富化流体14を、クラウスユニット200の炉に供給した。硫化水素希薄流体16を、クラウスユニット200の触媒コンバータに供給した。炉への流体は、総H2S濃度が28%を超えていた。特定の流体について得た成分濃度vol%を表3に示す。
実施例2は、図2および実施例1に記載のシミュレーションパラメータを参照して、H2S/CO2選択率が3.18を有するゴム状型膜として硫化水素選択分離ユニット106を形成した。特定成分についての硫化水素選択的分離ユニット106の透過係数を表4に示す。炭化水素富化流体14および硫化水素富化流体18をクラウスユニット200の炉に供給した。流体の総H2S濃度は30%を超えていた。特定の流体について、得られた成分濃度をvol%で表5に示す。
実施例3は、図2および実施例1に記載のシミュレーションパラメータを参照して、H2S/CO2選択率5.0を有するPebax(登録商標)型膜として硫化水素選択分離ユニット106を形成した。特定成分についての硫化水素選択分離ユニット106の透過係数を表6に示す。炭化水素富化流体14および硫化水素富化流体18をクラウスユニット200の炉に供給した。流体の総H2S濃度は約40%を超えていた。特定の流体について、得られた成分濃度をvol%で表7に示す。
実施例4は図3に示す通り、一工程の二酸化炭素選択分離ユニット104と接続した炭化水素選択分離ユニット102としてシミュレートした。37.78℃で29.70psiaの酸性ガス流体10を、炭化水素選択分離ユニット102に供給した。炭化水素選択的分離ユニット102は、H2S/CO2選択率1.6でBTX透過度100cm3/(cm2・s・psia)有するPDMS型ゴム状ポリマー膜として形成した。炭化水素選択分離ユニット102の透過係数は、表2を参照されたい。炭化水素選択的分離ユニット102は、酸性ガス流体10を、透過分の炭化水素富化流体14と残留分の精製酸性ガス流体12とに分離した。精製酸性ガス流体12を、二酸化炭素選択的分離ユニット104に供給した。二酸化炭素選択的分離ユニット104は、CO2/H2S選択率が6のガラス状型膜として形成した。特定成分について、二酸化炭素選択分離ユニット104の透過係数を表8に示す。二酸化炭素選択的分離ユニット104は、精製酸性ガス流体12を、透過分の二酸化炭素富化流体30と残留分の二酸化炭素希薄流体32とに分離した。二酸化炭素希薄流体32および炭化水素富化流体14を、クラウスユニット200の炉に供給した。二酸化炭素富化流体30を、クラウスユニット200の触媒コンバータに供給した。炉への流体の総H2S濃度は30%を超えていた。特定の流体について、得られた成分濃度を表9に示す。
実施例5は、図4に示す工程図の配置を使用してモデル化した。37.78℃で29.70psiaのアミン分離工程からの酸性ガス流体10を、248.47MMscfd(274.23Msm3/h)の速度で炭化水素選択分離ユニット102に供給した。炭化水素選択分離ユニット102は、H2S/CO2選択率1.6でBTX透過度100cm3/(cm2・s・psia)を有するPDMS型ゴム状ポリマー膜として形成した。特定成分の透過係数については、表2を参照されたい。炭化水素選択分離ユニット102は、酸性ガス流体10を、透過分の炭化水素富化流体14と残留分の精製酸性ガス流体12とに分離した。その後、精製酸性ガス流体12を、硫化水素選択分離ユニット106に送出した。硫化水素選択分離ユニット106の特性は、Pebax(登録商標)1657、またはH2S/CO2選択率3.99を有するポリホスファゼン型膜に基づいて形成した。硫化水素選択分離ユニット106における特定成分の透過係数を表10に示す。硫化水素選択的分離ユニット106は、精製酸性ガス流体12を、透過分の硫化水素富化流体18と残留分の硫化水素希薄流体16とに分離した。硫化水素富化流体18を、第2の硫化水素選択分離ユニット108に供給した。第2の硫化水素選択分離ユニット108の特性は、Pebax(登録商標)1657、またはH2S/CO2選択率3.99を有するポリホスファゼン型膜に基づいて形成した。第2の硫化水素選択分離ユニット108における特定の成分の透過係数を表10に示す。第2の硫化水素選択分離ユニット108は、硫化水素富化流体18を透過分中の濃縮硫化水素流体22と残留分中の二酸化炭素残留分20とに分離する。
実施例6は、図5および実施例5を参照して説明したシミュレーションパラメータについて、硫化水素選択分離ユニット106および第2の硫化水素選択分離ユニット108を、Pebax(登録商標)4011、Pebax(登録商標)1074、ポリホスファゼン型膜あるいはH2S/CO2選択率5.0を有するイオン性液膜/イオン性液膜コンタクタ型膜に基づいて形成した。表12に硫化水素選択分離ユニット106および第2の硫化水素選択分離ユニット108の透過係数を示す。
実施例7は、図6に示す構成に基づいてシミュレートした。37.78℃で29.70psiaの酸性ガス流体10を、248.5MMscfd(292.66Msm3/h)の速度で炭化水素選択分離ユニット102に供給した。炭化水素選択分離ユニット102は、H2S/CO2選択率1.6でBTX透過度100cm3/(cm2・s・psia)のを有するPDMS型ゴム状ポリマー膜として形成した。炭化水素選択分離ユニット102は、酸性ガス流体10を、透過分の炭化水素富化流体14と残留分中の精製酸性ガス流体12とに分離した。その後、精製酸性ガス流体12を、二酸化炭素選択分離ユニット104に供給した。二酸化炭素選択分離ユニット104は、CO2/H2S選択率6を有するガラス状型膜として形成した。二酸化炭素選択分離ユニット104は、精製酸性ガス流体12を、透過分の二酸化炭素富化流体30と残留分の二酸化炭素希薄流体32とに分離した。二酸化炭素富化流体30を、硫化水素選択分離ユニット106に供給する。硫化水素選択的分離ユニット106は、Pebax(登録商標)4011、Pebax(登録商標)1074、ポリホスファゼンに基づく、イオン性液膜、またはH2S/CO2選択率5.0を有するイオン性液膜コンタクタ型膜である。特定成分について、二酸化炭素選択分離ユニット104および硫化水素選択分離ユニット106の透過係数を表14に示す。硫化水素選択分離ユニット106は、二酸化炭素富化流体30を、透過分の硫化水素富化透過分34と残留分の二酸化炭素富化残留分36とに分離した。二酸化炭素希薄流体32、硫化水素富化透過分34、および炭化水素富化流体14を、クラウスユニット200の炉に供給した。二酸化炭素富化残留分36を、クラウスユニット200の触媒コンバータに供給した。炉への流体の総H2S濃度は40%を超えていた。特定流体について、得られた成分濃度を表15に体積%で示す。
実施例8は、図7に示す構成に基づいてシミュレートした。37.78℃で29.70psiaの酸性ガス流体10を、248.5MMscfd(292.66Msm3/h)の速度で炭化水素選択分離ユニット102に供給した。炭化水素選択分離ユニット102は、H2S/CO2選択率1.6でBTX透過度100cm3/(cm2・s・psia)を有するPDMS型ゴム状ポリマー膜として形成した。炭化水素選択分離ユニット102は、酸性ガス流体10を、透過分の炭化水素富化流体14と残留分の精製酸性ガス流体12とに分離した。その後、精製酸性ガス流体12を、硫化水素選択分離ユニット106に供給した。硫化水素選択分離ユニット106の特性は、Pebax(登録商標)4011、Pebax(登録商標)1074、H2S/CO2選択率5.0を有するポリホスファゼン型膜、イオン性液膜、またはイオン性液膜コンタクタ型膜に基づいて形成した。硫化水素選択分離ユニット106は、精製酸性ガス流体12を、透過分の硫化水素富化流体18と残留分の硫化水素希薄流体16とに分離した。硫化水素富化流体18を、二酸化炭素選択分離ユニット104に供給した。二酸化炭素選択分離ユニット104は、CO2/H2S選択率6.0を有するガラス状型膜として形成した。硫化水素選択分離ユニット106および二酸化炭素選択分離ユニット104の透過係数を表16に示す。二酸化炭素選択分離ユニット104は、硫化水素富化流体18を、透過分の二酸化炭素富化透過分38と残留分の硫化水素富化残留分40とに分離した。炭化水素富化流体14および硫化水素富化残留分40を、クラウスユニット200の炉に供給した。硫化水素希薄流体16および二酸化炭素富化透過分38を、クラウスユニット200の触媒コンバータに供給した。炉への流体の総H2S濃度は68%を超えていた。特定流体について、得られた成分濃度を表17に体積%で示す。
実施例9は、特定流体の成分濃度に対する膜表面の効果を観察した。図7、および実施例8を参照して説明したシミュレーションパラメータを参照して、実施例9では、硫化水素選択分離ユニット106および二酸化炭素選択分離ユニット104に使用する膜を、実施例8で使用した表面積の1.55倍の全表面積で形成した。炉への流体の総H2S濃度は58%を超えていた。触媒コンバータへの流体の総H2Sは7.2%未満であった。
Claims (21)
- 酸性ガス流体中の硫化水素濃度を濃縮して、クラウスユニットに供給するための硫化水素富化流体を生成するための濃縮装置であって、
前記酸性ガス流体を炭化水素富化流体と精製酸性ガス流体とに分離するように作動可能であり、
前記酸性ガス流体が、硫化水素、二酸化炭素、および炭化水素を含む、炭化水素選択的分離ユニットと、
前記炭化水素選択分離ユニットと流体連通しており、前記精製酸性ガス流体を分離して、前記硫化水素富化流体および硫化水素希薄流体を生成するように作動可能であり、前記硫化水素富化流体が硫化水素濃度を有する、硫化水素選択分離ユニットと、
前記硫化水素選択分離ユニットと流体連通しており、前記硫化水素富化流体から硫黄元素を回収するように作動可能である前記クラウスユニットと、
を備える濃縮装置。 - 前記硫化水素選択的分離ユニットと流体連通しており、前記硫化水素富化流体を分離して、二酸化炭素富化透過分および硫化水素富化残留分を生成するように作動可能であり、前記硫化水素富化残留分が硫化水素濃度を有する二酸化炭素選択分離ユニットを更に備える、請求項1に記載の濃縮装置。
- 前記硫化水素選択分離ユニットが、ポリホスファゼン型ポリマー膜、ポリエーテル−ポリアミドコポリマー膜、イオン性液膜、イオン性液膜コンタクタ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1または2のいずれかに記載の濃縮装置。
- 前記二酸化炭素選択分離ユニットが、非晶質フッ素樹脂膜、非晶質ペルフルオロポリマー膜、ランダムフルオロコポリマー膜、全フッ素置換コポリマー膜、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項2に記載の濃縮装置。
- 前記炭化水素選択分離ユニットが、PDMS型ゴム状ポリマー膜を含む、請求項1、2、または4に記載の濃縮装置。
- 前記酸性ガス流体が、メルカプタン、チオール、硫化カルボニル、二硫化炭素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される汚染物質を更に含む、請求項1、2、または4に記載の濃縮装置。
- 前記炭化水素富化流体が、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、およびキシレンを含む、請求項1、2、または4に記載の濃縮装置。
- 前記酸性ガス流体中の前記硫化水素濃度が、15体積%〜55体積%である、請求項1、2、または4に記載の濃縮装置。
- 前記硫化水素富化流体中の前記硫化水素濃度が、55体積%よりも高い、請求項1、2、または4に記載の濃縮装置。
- 酸性ガス流体中の硫化水素濃度を濃縮して、クラウスユニットに供給するための硫化水素富化流体を生成するための方法であって、
前記酸性ガス流体を炭化水素選択的分離ユニットに供給し、前記酸性ガス流体が、硫化水素、二酸化炭素、および炭化水素を含むステップと、前記炭化水素選択分離ユニット中で前記酸性ガス流体を分離して、炭化水素富化流体および精製酸性ガス流体を生成するステップと、
前記精製酸性ガス流体を、前記炭化水素選択分離ユニットと流体連通する硫化水素選択分離ユニットに供給し、前記硫化水素選択分離ユニットが、前記精製酸性ガス流体を分離するように作動可能であるステップと、
前記精製酸性ガス流体を、前記硫化水素選択分離ユニット中で分離して、前記硫化水素富化流体および硫化水素希薄流体を生成し、前記硫化水素富化流体が硫化水素濃度を有するステップと、
前記硫化水素富化流体を前記クラウスユニットの炉に供給し、前記クラウスユニットが、前記硫化水素富化流体から硫黄元素を回収して、硫黄元素流体および廃ガス流体を生成するように作動可能であるステップと、
を備える方法。 - 前記硫化水素富化流体を、前記硫化水素選択分離ユニットと流体連通する二酸化炭素選択分離ユニットに供給し、前記二酸化炭素選択分離ユニットが、前記硫化水素富化流体を分離するように作動可能であるステップと、
前記硫化水素富化流体を分離して、二酸化炭素富化透過分および硫化水素富化残留分を生成し、前記硫化水素富化残留分が硫化水素濃度を有するステップと、
前記硫化水素富化残留分を、前記クラウスユニットの前記炉に供給するステップと、
を更に備える、請求項10に記載の方法。 - 前記二酸化炭素選択分離ユニットが、非晶質フッ素樹脂膜、非晶質ペルフルオロポリマー膜、ランダムフルオロコポリマー膜、全フッ素置換コポリマー膜、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
- 前記炭化水素富化流体を、前記炭化水素富化流体から炭化水素を回収するように作動可能であるBTX回収工程に供給するステップを更に含む、請求項10、11、または12のいずれかに記載の方法。
- 前記硫化水素選択分離ユニットが、ポリホスファゼン型ポリマー膜、ポリエーテル−ポリアミドコポリマー膜、イオン性液膜、イオン性液膜コンタクタ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項10、11、または12のいずれかに記載の方法。
- 前記炭化水素選択分離ユニットが、PDMS型ゴム状ポリマー膜を含む、請求項10、11、または12のいずれかに記載の方法。
- 前記酸性ガス流体が、メルカプタン、チオール、硫化カルボニル、二硫化炭素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される汚染物質を更に含む、請求項10、11、または12のいずれかに記載の方法。
- 前記炭化水素富化流体が、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、およびキシレンを含む、請求項10、11、または12のいずれかに記載の方法。
- 前記酸性ガス流体中の前記硫化水素濃度が、15体積%〜55体積%である、請求項10、11、または12のいずれかに記載の方法。
- 前記硫化水素富化流体が、55体積%を超える硫化水素濃度を有する、請求項10、11、または12のいずれかに記載の方法。
- 酸性ガス流体中の硫化水素濃度を濃縮して、クラウスユニットに供給するための硫化水素富化流体を生成するための濃縮装置であって、
前記酸性ガス流体を炭化水素富化流体と精製酸性ガス流体とに分離するように作動可能であり、
前記酸性ガス流体が、硫化水素、二酸化炭素、および炭化水素を含む、炭化水素選択分離ユニットと、
前記炭化水素選択分離ユニットと流体連通しており、前記精製酸性ガス流体を分離して、二酸化炭素富化流体および二酸化炭素希薄流体を生成するように作動可能であり、前記二酸化炭素希薄流体が硫化水素濃度を有する二酸化炭素選択的分離ユニットと、
前記二酸化炭素選択的分離ユニットと流体連通しており、前記二酸化炭素希薄流体から硫黄元素を回収するように作動可能である前記クラウスユニットと、
を備える濃縮装置。 - 前記二酸化炭素分離ユニットと流体連通しており、前記二酸化炭素富化流体を、硫化水素富化透過分と二酸化炭素富化残留分とに分離するように作動可能であり、前記硫化水素富化透過分が硫化水素濃度を有する硫化水素選択的分離ユニットを更に備える、請求項20に記載の濃縮装置。
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