JP4508653B2 - 未精製ガスからメルカプタンを除去する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス（特に、ＣＯ_２だけでなくてＨ_２Ｓおよびメルカプタンの形における硫黄で汚染されている、例えば天然ガスのような炭化水素質のガス）を清浄にする方法に関するものである。

文献ＷＯ９７／２６０６９には、二酸化炭素および硫黄を含むガス（このガスには、メルカプタンおよびＨ_２Ｓの形における硫黄で汚染されている汚染物（すなわち、不純物）が存在している。）を清浄にする方法が記載されている。第１の吸収においては、硫黄で汚染された不純物は、清浄ガス流およびサワーガス流を作り出すために、上記ガスから除去される。このサワーガスは、多量のメルカプタンをＨ_２Ｓに転化するために、水素化される。この水素化されたサワーガスは、第２の吸収／再生プラントに導入される。この吸収／再生プラントにおいては、サワーガスは、Ｈ_２Ｓに富んでいる第１のガス流（このガス流は、クラウスプラントに導入される。）と、Ｈ_２Ｓを僅かしか含まない第２のガス流（このガス流は、後燃焼に供給される。）とに分離される。クラウスプラントは、Ｈ_２Ｓがさらに低減されかつＨ_２Ｓに富んだガスが取り出されるつぎのガス後処理によって後続されている。
国際公開第９７／２６０６９号パンフレット

この方法における不利益は、上記ガスから除去されることができる硫黄およびメルカプタンの量が少なすぎることである。上記従来技術によれば、９５重量％よりも多い未精製ガスから硫黄を除去することは、大きな労力でもってのみ可能である。
国際公開第９７／２６０６９号パンフレット

本発明の根底にある目的は、炭化水素質のガスを清浄にするための改良された方法（この方法においては、Ｈ_２Ｓおよびメルカプタンの形における所望しない硫黄含有物質が除去される。）を作り出すことである。

本発明によれば、上記目的は、未精製ガスが吸収および再生カラムに導入されてそこで洗浄され、３つのガス流が上記吸収および再生カラムから取り出され、第１の排ガス流がクラウスプラントに導入され、１０〜３０容量％の低Ｈ_２Ｓ濃度を有する第２のサワーガス流が別の吸収プラントに導入され、そして、第３のガス流（メルカプタンを有する価値の高いガス）が、冷却されて、吸収プラントに供給されることと、上記吸収プラントにおいて清浄化されたスイートガスが上記吸収プラントから取り出され、そして、メルカプタン含有のガス流が洗浄にかけられることとによって達成される。洗浄ステージとして、物理的な洗浄ステージ（例えば、プリゾールプラント）を用いるのが好ましい。この物理的な洗浄ステージでもって、高メルカプタン濃度を有するガスの少量がクラウスプラントに導入され、そして、上記吸収プラントの再生からの一緒に吸着された有価値のガスの一部が燃料ガスとして回収される。上記クラウスプラントにおいては、メルカプタンガスは完全に燃焼される。

上記クラウスプラントに導入される前に、上記第２のサワーガス流が上記別の吸収プラントにおいて最初に吸収され、そして、上記溶液が洗浄ステージにおいて再生されるという事実のために、上記サワーガス流がより高いＨ_２Ｓ濃度を有しているので、上記クラウスプラントはより小さくデザインされることができる。上記第１の吸収からのガス流の処理およびつぎのガス洗浄ステージにおけるクラウス排ガスの処理だけでなく、上記クラウスプラントにおける濃縮されたＨ_２Ｓ含有ガスおよびメルカプタン流の処理は、プラント全体の硫黄の回収の割合を増加させる。

吸収されるべきサワーガスのための吸収プラントがより少量のあく（灰汁、すなわち、苛性アルカリ溶液）を消費し、そして、唯一の再生カラムが必要とされることを達成するために、Ｈ_２Ｓ含有溶液は、残余のクラウスガスの水素化プラントの後位に配置されているさらに別の吸収プラントから取り出されて、サワーガスを吸収するための吸収プラントに導入される。

上記別の吸収プラントからのガスが、硫黄成分をＨ_２Ｓに転化するために、水素化プラントに導入され、ついで、つぎのガス後処理の吸収プラントに導入されることによって、硫黄回収の割合は増加する。

本方法の実施例は、図面を参照しつつ具体例によって説明されるだろう。

未精製ガスは、吸収および再生カラム（すなわち、吸収および再生塔）２を備えた第１の洗浄ステージ（すなわち、洗浄段）にライン（すなわち、管路）１を通して導入されて、そこで洗浄される。上記再生からの第１の排ガス流５は、クラウスプラント１４に直接に導入される。この排ガス流５は、少量ずつのメルカプタン（０．３容量％まで）およびＨ_２Ｓ（５容量％まで）とともに、８０容量％までの炭化水素および２０容量％までのＣＯ_２から主として成っていた。

Ｈ_２Ｓが３０容量％までの低いＨ_２Ｓ濃度を有する第２のサワーガス流４は、別の吸収プラント１５に導入されて、ライン２６およびライン２７からの無負荷の溶媒（すなわち、溶剤）でもってそこで吸収される。Ｈ_２Ｓを負荷された上記溶媒１６は、吸収プラント１５から再生プラント１７に導入される。吸収プラント１５からのガス（９７容量％までのＣＯ_２および０．２容量％までのメルカプタン）は、ライン１８を経由して水素化（すなわち、水素添加）プラント２２に供給される。

Ｈ_２Ｓが６０容量％までの高いＨ_２Ｓ濃度を有するサワーガスは、上記再生プラント１７からライン１９を経由してクラウスプラント１４に導入される。

第３のガス流３（最大含量のメルカプタンを有する価値の高いガス）は、吸収および再生カラム２から取り出されて冷却６され、そして、ライン７を経由して吸収プラント８に供給される。上記価値の高いガスは、上記吸収プラント８からライン９を経由してさらなるプロセス（例えば、液化）に供給される。メルカプタン含有ガス流１０は、物理的な洗浄ステージ（一緒に吸着された価値の高いガスは、この洗浄ステージからライン１２を経由して燃料ガスとして回収される。）にかけられ、そして、高濃縮メルカプタンガスは、ライン１３を経由してクラウスプラント１４に供給される。このメルカプタン流は、プリゾール（Ｐｕｒｉｓｏｌ）溶媒の再生において回収される。その量は少ないが、メルカプタン濃度は１０容量％〜６０容量％と非常に高い。プリゾール（Ｐｕｒｉｓｏｌ）プラント１１の代りとして、別の物理的または物理化学的な洗浄ステージが可能である。しかし、これは、ＣＨ_４が過剰に吸収されるという不利益を有している。クラウスプラント１４において、メルカプタンは完全に燃焼される。そこから得られるＳＯ_２は、硫黄を形成するために、ライン１９のサワーガスからのＨ_２Ｓと反応させられる。この得られた液体硫黄は、ライン２１を経由して取り出されて、さらなる用途に供給される。このために、高い割合の硫黄回収が達成される。クラウスプラント１４は、反応を達成するための複数または多数の触媒反応装置だけでなく燃焼炉からも成るそれ自体は知られたプラントである。クラウスプラント１４においては、凝縮していない元素硫黄とともに、未反応の二酸化硫黄およびＨ_２Ｓを含んでいる、いわゆる残余のクラウスガスが常に得られる。この残余のガスは、ライン２０を経由して取り出されて、硫黄回収の割合を増加させるために、後処理にかけられる。上記残余のクラウスガスは、吸収プラント１５からライン１８を経由してガスを同様に供給される水素化プラント２２にライン２０を経由して供給される。ＳＯ_２は、この水素化においてＨ_２Ｓに転化されて、ライン２３を経由して吸収プラント２４に供給される。溶液が、Ｈ_２Ｓのさらなる吸収のために、この吸収プラント２４からライン２６を経由して吸収プラント１５に導入される。残りのＨ_２Ｓ含有ガスは、吸収プラント２４からライン２５を経由して取り出されて、燃焼に供給される。

具体例
つぎの表は、それぞれのラインにおけるガス流の解析を示している。ライン１６、２６、２７および２８における液体プロセス流は、示されていない。

上記表に表わされている値に対応するように、未精製ガスは、ライン１を経由して吸収および再生カラム２に導入されて、そこで洗浄される。再生からの第１の排ガス流５（この排ガス流５は、少量ずつのメルカプタンおよびＨ_２Ｓとともに、約７６容量％の炭化水素および約１３容量％のＣＯ_２から成る。）は、クラウスプラント１４に直接導入される。

低Ｈ_２Ｓ濃度（２０．５容量％）を有する第２のサワーガス流４は、吸収プラント１５に導入され、ここで、ライン２６およびライン２７からの無負荷のまたはほとんど負荷されていない溶媒でもって吸収される。Ｈ_２Ｓで負荷された溶媒１６は、吸収プラント１５から再生プラント１７に導入される。吸収プラント１５からの約９６容量％のＣＯ_２および約０．２容量％のメルカプタンを有するガスは、ライン１８を経由して水素化プラント２２に供給される。高いＨ_２Ｓ濃度（４３．８容量％）を有するサワーガスは、再生１７からライン１９を経由してクラウスプラント１４に導入される。

約０．０１容量％のメルカプタン含量を有する第３のガス流３は、吸収および再生カラム２から取り出されて冷却６され、そして、ライン７を経由して吸収プラント８に供給される。価値の高いガスは、この吸収プラント８からライン９を経由してさらなるプロセス（例えば、液化）に供給される。メルカプタン含有ガス流は、物理的洗浄ステージにかけられ、価値の高いガスの一部分は、この洗浄ステージからライン１２を経由して燃料ガスとして回収され、そして、高濃縮メルカプタンガスは、ライン１３を経由してクラウスプラント１４に供給される。このメルカプタン流は、プリゾール溶媒の再生において回収される。その量は少ないが、メルカプタン濃度は約５４容量％と非常に高い。クラウスプラント１４において、メルカプタンは完全に燃焼される。その結果として生じるＳＯ_２は、硫黄を得るために、ライン１９のサワーガスからのＨ_２Ｓと反応させられる。得られる液体硫黄は、ライン２１を経由して取り出されて、さらなる用途に供給される。クラウスプラントの残余のガスは、ＣＯ_２成分、Ｎ_２成分およびＨ_２Ｏ成分から主として成り、そして、ライン２０を経由して取り出された。

Claims (4)

1. 未精製ガスが吸収および再生カラム（２）に導入されてそこで洗浄される、未精製ガスからメルカプタンを除去する方法であって、
   ３つのガス流（３、４、５）が上記吸収および再生カラム（２）から取り出され、
   第１の排ガス流（５）がクラウスプラント（１４）に導入され、
   ３０容量％までのＨ_２Ｓ濃度を有する第２のガス流（４）が別の吸収プラント（１５）に導入される上記方法において、
   メルカプタンを含有するガスである第３のガス流（３）が、冷却（６）されて、吸収プラント（８）に供給され、
   上記吸収プラント（８）において清浄化された第４のガス流（９）が上記吸収プラント（８）から取り出され、そして、メルカプタンを含有する第５のガス流（１０）が洗浄ステージ（１１）にかけられ、
   そして、上記洗浄ステージ（１１）において濃縮されたメルカプタン含有の第６のガス流（１３）が上記クラウスプラント（１４）に供給されることを特徴とする、未精製ガスからメルカプタンを除去する方法。
2. 上記第２のガス流（４）が、上記別の吸収プラント（１５）に導入されて、無負荷の溶媒を加えられ、
   その結果として生じる溶液（１６）が再生プラント（１７）に供給され、
   そして、その結果として生じるＨ_２Ｓ濃縮の第７のガス流（１９）がクラウスプラント（１４）に供給されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. Ｈ_２Ｓ含有溶液（２６）が、上記クラウスプラント（１４）から排出される残余のクラウスガス（２０）の水素化プラント（２２）の後位に配置されているさらに別の吸収プラント（２４）から取り出されて、上記別の吸収プラント（１５）に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 上記別の吸収プラント（１５）からのガスが、上記水素化プラント（２２）に導入され、ついで、上記さらに別の吸収プラント（２４）に導入されることを特徴とする請求項３に記載の方法。

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