JP5494754B2 - 硫化水素ガス製造プラントシステム及び硫化水素ガスの回収利用方法 - Google Patents

硫化水素ガス製造プラントシステム及び硫化水素ガスの回収利用方法 Download PDF

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Description

本発明は、硫化水素ガス製造プラント及び廃硫化水素ガスの回収利用方法に関し、さらに詳しくは、排出される廃硫化水素ガスを回収して硫化水素ガスを使用する処理プラントに供給することが可能な硫化水素ガス製造プラント及びその硫化水素ガス製造プラントによる廃硫化水素ガスの回収利用方法に関する。
例えば、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法においては、ニッケル酸化鉱石の浸出液を中和して得られた溶液や不純物を除去したニッケル回収用溶液に対して、硫化水素ガスを吹き込んで金属硫化物を形成する硫化処理が行われる。
このときに使用される硫化水素ガスは、例えば、図３や図４に示すような構成を有する硫化水素ガス製造プラントにより製造されている。
具体的に、図３に示す硫化水素ガス製造プラント５０は、供給された硫黄と水素ガスとにより硫化水素ガスを発生させる反応設備５１と、硫化水素ガスを冷却する冷却設備５２と、硫化水素ガス中に含まれる硫黄を洗浄する洗浄設備５３と、洗浄後の硫化水素ガスを乾燥し水分を除去する乾燥設備５４とで構成されている。また、硫化水素ガス製造プラント５０は、付帯設備として、生成した硫化水素ガスを貯留する貯留設備５５と、硫化水素ガスを供給する供給設備５６とを備えてなる。
硫化水素ガス製造プラント５０では、活性化エネルギーを低減することを目的としてリアクター５１内に触媒を使用している。また、硫化水素ガス製造プラント５０では、製造した硫化水素ガスに含まれる硫黄を洗浄設備５３で除去した後、乾燥設備５４で水分を除去することによって水分による設備の腐食を防止している。
また、硫化水素ガス製造プラント５０では、製造した硫化水素ガスをコンプレッサー等の供給設備５６を使用して必要な圧力まで昇圧し、昇圧させた硫化水素ガスを、例えば上述したニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の脱亜鉛工程や硫化工程等における硫化水素ガスを使用するプラントに供給する。
硫化水素ガス製造プラント５０においては、硫化水素ガスを製造する条件として、例えば、圧力が約５ｋＰａＧ、温度が約３８０℃で運転される。この硫化水素ガス製造プラント５０では、反応設備５１に触媒を使用しているため、圧力、温度ともに低い条件での運転が可能となり、その点が操業上の利点となっている。
しかしながら、硫化水素ガス製造プラント５０においては、反応設備５１内の触媒を定期的に交換する必要があることの他に、触媒の寿命の観点から硫化水素ガスの原料である硫黄の品質を厳しく管理する必要がある。
一方で、図４に示す硫化水素ガス製造プラント６０は、リアクターに触媒を使用しないプラントである。硫化水素ガス製造プラント６０は、図４に示すように、硫黄と水素ガスとにより硫化水素ガスを発生させる反応設備（リアクター６６、クエンチタワー６７、ヒーター６８）６１と、硫化水素ガスを冷却する冷却設備６２（６２Ａ，６２Ｂ）と、硫化水素ガス中の硫黄を除去し硫化水素ガスを供給するノックアウト設備６３と、硫化水素ガスから除去した硫黄を回収し硫黄処理プラント等に供給するブローダウン設備６４とで構成されている。また、硫化水素ガス製造プラント６０は、付帯設備として、熱バランスを調整するために硫黄の温度を冷却する設備６５を備える。
硫化水素ガス製造プラント６０では、反応設備６１のリアクター６６内に熔融硫黄が貯留され、下部から水素ガスを供給することにより、水素ガスが熔融硫黄を通過する間に硫化水素ガスの生成反応が進行する。なお、反応によって減少する硫黄は反応設備６１上部から供給される。反応設備６１にて生成した硫化水素ガスは、大部分が硫化水素であるものの、水素ガスがリアクター内を通過する際に巻き込んだ硫黄蒸気が含まれている。
また、硫化水素ガス製造プラント６０では、硫化水素ガスを製造する条件として、例えば、圧力が約８００ｋＰａＧ、温度が約４７０℃という高温・高圧条件で運転されている。生成した硫化水素ガスは、反応設備６１を構成するクエンチタワー６７を出る際に約１５０℃程度の温度まで下がっているが、さらに冷却設備６２にて約５０℃程度（供給先の設備で使用する温度）にまで冷却され、ノックアウト設備６３に移送される。
また、反応設備６１にて発生した硫化水素ガスに含まれる硫黄の大部分は、供給先となる硫化水素ガスを使用するプラント等のコントロール弁やマニュアルバルブ等のバルブ類や、温度計や圧力計等の計器類に付着すると操業上大きな支障をきたす。そのため、ノックアウト設備６３にて一度固化し、その底部に堆積した硫黄をノックアウト設備６３の下部外周囲に設置されたジャケットを介してスチームで加熱することにより熔融して回収する。回収した硫黄は、ブローダウン設備６４にて貯留した後に供給ポンプ６９を用いて硫黄処理プラントに供給されて処理され、又は繰り返して使用される。
このようにして、硫化水素ガス製造プラント６０にて生成した硫化水素ガスに含まれていた硫黄がノックアウトドラムで分離された後、その硫化水素ガスが、例えば上述したニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の脱亜鉛工程や硫化工程等における硫化水素ガスを使用するプラントに供給される。
硫化水素ガス製造プラント６０においては、系内の圧力を高い状態にして運転管理されることから、コンプレッサーやチラー設備等の設備が不要となり、初期の投資を抑えることができる。さらに、上述した硫化水素ガス製造プラント５０のような触媒の定期交換やそのための交換費用、硫黄の品質管理を含めたメンテナンスコストが不要となり、操業コストを低減できるという利点がある。
しかしながら、硫化水素ガス製造プラント６０では、高圧、高温の条件で運転を行っているため、製造された硫化水素ガスを供給するにあたっては、供給先のプラント操業における適切な圧力にまで減圧させることが必要になる。例えば、ニッケル酸化鉱石を処理してニッケル及びコバルトを含む混合硫化物（ミックスサルファイド：ＭＳ）を生成する硫化工程におけるプラントでは、硫化水素ガスを約３５０ｋＰａＧの圧力として運転しており、また、硫化処理を行い中和終液に含まれる亜鉛を亜鉛硫化物とする脱亜鉛工程におけるプラントでは、硫化水素ガスを約５ｋＰａＧ以下の圧力として運転している。また、硫化水素ガス製造プラント６０では、高圧、高温の条件で運転されるため、ガス漏洩時の危険性が高く、硫化水素ガスに含まれる硫黄（硫黄蒸気）を冷却する設備である硫化水素ガス冷却設備６２や硫化水素ガスを回収する設備であるノックアウト設備６３への負荷は大きくなる。
また、硫化水素ガス製造プラント６０では、発生した硫化水素ガス中に含まれる硫黄をノックアウト設備６３にて回収除去するが、一部の硫黄は、冷却設備６２において固化しその内部に固着してしまい、そのまま放置すれば操業効率を低下させる。そのため、冷却設備を複数備え、それらを交互に切り替えて使用するようにしている。
具体的には、例えば２系統の冷却設備６２Ａ，６２Ｂを備えるようにし、その内部に固着した硫黄によって冷却能力が低下するのに伴って、使用していた冷却設備６２Ａ（内部に固着がある状態の設備）とスタンバイの冷却設備６２Ｂ（内部の固着が除去された状態の設備）とを切り替える。そして、冷却能力が低下した冷却設備６２Ａに対しては、蒸気を使用して設備内に付着した硫黄を溶解して回収することにより、スタンバイ状態とする。これらの操作を繰り返すことにより、硫化水素ガス製造プラント６０の稼働率の低下を防止している。なお、冷却設備６２（６２Ａ，６２Ｂ）にて熔融回収された硫黄は、ブローダウン設備６４に移送され同様にして処理される。
ところで、硫化水素ガス製造プラント６０において、上述したように硫化水素ガスの製造設備が高圧、高温の条件で運転されていることから、各々のコントロールバルブやＯＮ／ＯＦＦバルブの不具合や各々の計器類の不具合を始めとして、硫化水素ガス製造設備や付帯設備からの硫化水素ガスの漏洩、硫化水素ガスに含まれる硫黄の固着による配管の閉塞等のトラブルが発生しやすいと考えられている。
また、そのようなトラブルを未然に防止するためにも、硫化水素ガス製造プラントを定期的に点検することが必要となる。
上述のようなトラブルが発生した場合や定期点検に際しては、ＯＮ／ＯＦＦバルブ等により硫化水素ガス製造プラントと硫化水素ガスを使用する処理プラントとを切り離した上で、その硫化水素ガス製造プラントの内部を窒素ガスで置換する必要がある。また、硫化水素ガスを使用する処理プラントにおいて何らかの不具合が発生した場合にも、ＯＮ／ＯＦＦバルブ等により硫化水素製造プラントと硫化水素ガスを使用する処理プラントと切り離した上で対応する必要がある。
したがって、トラブルが発生した場合や定期点検を行った際には、濃度の低い硫化水素ガスがプラント内に存在することになる。
さらに、硫化水素ガスを製造する際には、立ち上げに先立って事前に硫化水素ガス製造設備やその付帯設備を窒素ガス雰囲気に置換しておく必要がある。そのため、操業を開始して硫化水素ガスが発生（製造）して間もない時点では、その硫化水素ガスの濃度は低く、硫化水素ガスを使用する処理プラントにおいても流量を調整するといった対応が必要とされている。
これらの濃度の低い硫化水素ガスは、通常、いわゆる廃硫化水素ガスとなってロスとなる。そして、これらの廃硫化水素ガスは非常に有毒でありそのままでは大気中に放出することはできないため、フレアー設備（燃焼させて毒性を低下させる設備）や苛性ソーダ等を用いた除害設備等で処理してから排出することが必要となる。
ところが、フレアー設備で処理する場合には、その硫化水素ガスがＳＯｘガスとなり、僅かとはいえ環境に対して影響を与える。一方、除害設備で無害化する場合には、苛性ソーダのような中和剤が必要となり、その中和剤も操業コストとして考慮する必要があり、操業の効率性を低下させる。
そのため、これらの濃度の低い硫化水素ガスを回収して、有効に利用する方法が求められている。
例えば、特許文献１には、ニッケル酸化鉱石を処理してＭＳを製造する硫化（ニッケル回収）工程において、硫化反応槽から排出される余剰の硫化水素ガスを回収する方法として、硫化水素ガスを苛性ソーダに吸収させた液（水硫化ソーダや硫化ソーダ等の形態）を通じて工程に戻し入れて硫黄分を硫化反応に利用する方法が提案されている。
また、特許文献２には、脱水工程中に揮散する硫化水素ガスを、脱水工程が行われている系外で有機アミド溶媒に吸収させて回収し、回収した硫化水素をアルカリ金属硫化物の原料として重合反応に再利用する方法が公開されている。
しかしながら、これらの方法は、硫化水素をガスとして回収する方法ではなく、また、苛性ソーダや有機アミド等の回収溶媒が必要になる。
さらに、特許文献３には、ニッケル及びコバルトを含む硫酸水溶液を導入し、かつ気相中に硫化水素を含む硫化用ガスを供給することにより、ニッケル及びコバルトを含む硫化物を製造する方法において、反応容器内に供給する硫化ガス中の硫化水素ガス濃度が、操業の定常状態に用いられる９５〜１００容量％からそれ未満の濃度に低下した際に、ニッケル及びコバルトの高収率を維持する方法が公開されている。具体的には、硫化水素ガス濃度が８５〜９０容量％の場合では反応容器内に導入するニッケル及びコバルト投入量を定常状態のときの投入量に対し質量割合で３０〜３５％、また水素ガス濃度が９０容量％を超える場合では反応容器内に導入するニッケル及びコバルト投入量を、質量割合で５５〜６０％の割合に減少させるという方法である。
この方法は、定常状態よりも低い濃度となった硫化水素ガスを有効に利用することを可能にするものではあるが、硫化水素ガス製造プラント内を窒素で置換して、例えば硫化水素ガス濃度が８５容量％未満にまで低下した場合には対応することができない。
特開２０１０−１２６７７８号公報 特開平０９−２８６８６１号公報 特開２００９−１７３９８３号公報
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、硫化水素ガス製造プラントの定期点検時やトラブル発生時、又は立ち上げ当初において発生する濃度の低い硫化水素ガスを効率的に回収して、硫化水素ガスを使用するプラント（処理プラント）に有効に供給することができる硫化水素ガス製造プラントシステム及びその硫化水素ガス製造プラントシステムによる硫化水素ガスの回収利用方法を提供することにある。
本発明に係る硫化水素ガス製造プラントシステムは、少なくとも、硫黄と水素ガスとにより硫化水素ガスを発生させる反応設備と、発生した硫化水素ガスを冷却する複数の冷却設備と、該硫化水素ガス中に含まれる硫黄を回収する硫黄回収設備とを備える硫化水素ガスの製造プラントを複数系統有する硫化水素ガス製造プラントシステムであって、それぞれの系統の硫化水素ガスの製造プラントは、上記硫黄回収設備にて硫黄が回収された後の硫化水素ガスを、硫化水素ガスを使用する処理プラントに供給する第１の供給配管と、上記第１の供給配管における所定の箇所で分岐し、上記硫黄回収設備からの硫化水素ガスを上記処理プラントに供給する第２の供給配管とを備え、上記第１の供給配管には、上記所定の分岐箇所よりも上記硫黄回収設備側に、硫化水素ガス濃度を測定する濃度計が設けられ、上記第１の供給配管及び上記第２の供給配管には、上記所定の分岐箇所よりも上記処理プラント側に、その供給配管を介した上記処理プラントへの硫化水素ガスの供給のＯＮ／ＯＦＦを行うＯＮ／ＯＦＦバルブが設けられていることを特徴とする。
また、本発明に係る硫化水素ガスの回収利用方法は、少なくとも、硫黄と水素ガスとにより硫化水素ガスを発生させる反応設備と、発生した硫化水素ガスを冷却する複数の冷却設備と、該硫化水素ガス中に含まれる硫黄を回収する硫黄回収設備とを備える硫化水素ガスの製造プラントを複数系統有する硫化水素ガス製造プラントシステムにおける硫化水素ガスの回収利用方法であって、それぞれの系統の硫化水素ガスの製造プラントは、上記硫黄回収設備にて硫黄が回収された後の硫化水素ガスを、硫化水素ガスを使用する処理プラントに供給する第１の供給配管と、上記第１の供給配管における所定の箇所で分岐し、上記硫黄回収設備からの硫化水素ガスを上記処理プラントに供給する第２の供給配管とを備え、上記第１の供給配管には、上記所定の分岐箇所よりも上記硫黄回収設備側に、硫化水素ガス濃度を測定する濃度計が設けられ、上記第１の供給配管及び上記第２の供給配管には、上記所定の分岐箇所よりも上記処理プラント側に、その供給配管を介した上記処理プラントへの硫化水素ガスの供給のＯＮ／ＯＦＦを行うＯＮ／ＯＦＦバルブが設けられており、上記複数の製造プラントの何れかの運転停止時に、通常時に比して低濃度の硫化水素ガスが発生した場合には、運転を停止した製造プラントにおいては、該低濃度の硫化水素ガスを上記第２の供給配管を介して回収して上記処理プラントに供給し、他の系統の製造プラントにおいては、製造負荷を高めて製造した硫化水素ガスを第１の供給配管を介して上記処理プラントに供給することを特徴とする。
本発明によれば、硫化水素ガス製造プラントの定期点検時やトラブル発生時、又は立ち上げ当初において発生する濃度の低い硫化水素ガスを効率的に回収することができ、硫化水素ガスを使用するプラント（処理プラント）に有効に供給することができる。
硫化水素ガス製造プラントシステムの構成の一例を示す概略構成図である。 定期点検時やプラント立ち上げ時等において発生する低濃度の硫化水素ガスを回収して、硫化処理プラント等の処理プラントに供給する制御フロー図である。 従来の硫化水素ガス製造プラントの構成を示す概略構成図である。 従来の硫化水素ガス製造プラントの構成を示す概略構成図である。
以下、本発明に係る硫化水素ガス製造プラントシステム及び硫化水素ガスの回収利用方法について、以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
１．本発明の概要
２．硫化水素ガス製造プラントシステム
３．硫化水素ガスの回収利用方法
４．実施例
［１．本発明の概要］
本発明に係る硫化水素ガス製造プラントシステムは、少なくとも、硫黄と水素ガスとにより硫化水素ガスを発生させる反応設備と、発生した硫化水素ガスを冷却する複数の冷却設備と、硫化水素ガス中に含まれる硫黄を回収する硫黄回収設備とを備える硫化水素ガス製造プラント（以下、単に「製造プラント」ともいう。）を複数系統有するものである。
それぞれの系統の製造プラントでは、反応設備にて発生させた硫化水素ガスを冷却設備にて冷却し、硫黄回収設備にて硫黄を回収除去した後、その得られた硫化水素ガスを硫化水素ガスを使用する処理プラント（以下、単に「処理プラント」ともいう。）に供給する。
本発明においては、それぞれの系統の製造プラントにおいて、硫黄回収設備により硫黄が回収された後の硫化水素ガスを、硫化水素ガスを使用する処理プラントに供給する第１の供給配管と、その第１の供給配管における所定の箇所で分岐して硫黄回収設備からの硫化水素ガスを処理プラントに供給する第２の供給配管とを備える。
そして、第１の供給配管には、その所定の分岐箇所よりも硫黄回収設備側に、硫化水素ガス濃度を測定する濃度計が設けられている。また、第１の供給配管及び第２の供給配管のそれぞれには、所定の分岐箇所よりも処理プラント側に、その供給配管への硫化水素ガスの供給のＯＮ／ＯＦＦを行うＯＮ／ＯＦＦバルブが設けられている。
ここで、硫化水素ガス製造プラントにおいて、所定の定期点検時や突発のトラブル発生時、又はプラント立ち上げに際しては、その硫化水素ガス製造プラントと処理プラントとを切り離した上で、硫化水素ガス製造プラントの内部を窒素ガス等によって置換する処理が行われる。定期点検時やトラブル発生時に製造プラントを停止させると、その内部には停止前に発生した硫化水素ガスが残留しているために、窒素ガスの通風によってその硫化水素ガス濃度が低くなる。また、プラント立ち上げ時においても、初期の段階では、内部に通風させた窒素ガスと混ざり合い、低濃度の硫化水素ガスが発生することになる。
従来、このような濃度の低い硫化水素ガスは、有効に活用されることなく、廃硫化水素ガスとして硫化水素ガス製造におけるロスとなっていた。そして、この低濃度の硫化水素ガスは、そのまま大気中に放出することができないため、フレアー設備や除害設備等を用いて処理していたが、環境に対する負荷は少なからず生じ、また苛性ソーダ等の中和剤を別途用いる必要があった。
これに対して、本発明に係る硫化水素ガス製造プラントシステム及びそのプラントシステムを用いた硫化水素ガスの回収利用方法によれば、定期点検時等やプラント立ち上げ時に発生する低濃度の硫化水素ガスを効率的に回収して、硫化水素ガスを使用する処理プラントに対して有効に供給することができる。そして、このように有効活用できることから従来のようなフレアー設備や除害設備を用いた処理を要することなく、環境に対する負荷を効果的に低減できるとともに、苛性ソーダ等の中和剤を要せずコストの点においても有利である。
なお、硫化水素ガスを使用する処理プラントとしては、例えば、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法における脱亜鉛工程にて用いられる脱亜鉛工程プラントや、硫化工程にて用いられる硫化工程プラント等が挙げられる。
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱石のスラリーから、例えば高温高圧浸出法（ＨＰＡＬ法）を用いて、ニッケル及びコバルトを回収する湿式製錬方法である。具体的に、このニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加して高温高圧下で浸出する浸出工程と、浸出スラリーを多段洗浄しながら残渣を分離しニッケル及びコバルトと共に不純物元素を含む浸出液を得る固液分離工程と、浸出液のｐＨを調整して不純物元素を含む中和澱物を分離しニッケル及びコバルトと共に亜鉛を含む中和終液を得る中和工程と、中和終液に対し硫化水素ガスを吹き込んで亜鉛硫化物を形成して分離しニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程と、ニッケル回収用母液に対し硫化水素ガスを吹き込んでニッケル及びコバルトを含む混合硫化物を形成する硫化工程とを有する。
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法における脱亜鉛工程及び硫化工程では、各プラントにおける反応槽の気相に硫化水素ガスを吹き込んで硫化反応を生じさせることにより金属硫化物を形成する。したがって、これらの硫化水素ガスを使用する処理プラントに対して、硫化水素ガス製造プラントから正規に製造された硫化水素ガスと共に、従来は廃硫化水素ガスとして廃棄処理していた低濃度の硫化水素ガスを効率的に回収して供給することにより、硫化水素ガス製造プラントにて製造される硫化水素ガスをロスなく供給できる。また、それぞれの硫化水素ガスを使用する処理プラントにおいては、硫化水素ガスの使用コストを低減することも可能となり、効率的な湿式製錬操業を行うことができる。
以下、本発明に係る硫化水素ガス製造プラントシステム及び硫化水素ガスの回収利用方法に関する具体的な実施の形態について、図面を参照しながらより具体的に説明する。なお、本実施の形態に係る硫化水素ガス製造プラントは、上述した図４に示す硫化水素ガス製造プラント６０を改良したものであり、一部共通する説明は省略する。
［２．硫化水素ガス製造プラントシステム］
図１は、硫化水素ガス製造プラントシステムの構成の一例を示す概略図である。この図１に示される硫化水素ガス製造プラントシステム１は、以下に説明する硫化水素製造プラントを複数系統有するものである。詳しくは後述するように、それぞれの系統の製造プラントは、発生させた硫化水素ガスを供給する供給配管において接続されており、それぞれの製造プラント内で発生させた硫化水素ガスを、同一の処理プラントに対して供給するようになっている。
なお、図１に示す硫化水素ガス製造プラントシステム１では、２系統の硫化水素ガス製造プラント（製造プラント１０Ａ、製造プラント１０Ｂ）からなるものを例に挙げているが、２系統に限られるものではなく、３系統以上の複数の系統の製造プラントを有するものであってもよい。
以下、具体的に、硫化水素ガス製造プラントシステム１を構成する製造プラントについて説明する。なお、それぞれの製造プラントの構成は同一であるため、各製造プラントにおける同一の構成については同一の数字符号を付し、製造プラント１０Ａについて代表的に説明する。
＜硫化水素ガス製造プラント＞
硫化水素ガス製造プラント１０Ａは、硫化水素ガスを発生させる反応設備１１Ａと、発生した硫化水素ガスを冷却する複数の冷却設備１２Ａと、硫化水素ガス中の硫黄を回収し硫黄が除去された硫化水素ガスを供給する硫黄回収設備１３Ａとを備える。また、硫化水素ガス製造プラント１０Ａは、硫黄回収設備１３Ａにて硫黄が回収された後の硫化水素ガスを、硫化水素ガスを使用する処理プラントＸに供給する第１の供給配管１４Ａと、第１の供給配管１４Ａにおける所定の箇所１５Ａで分岐し、硫黄回収設備１３Ａからの硫化水素ガスを処理プラントＸに供給する第２の供給配管１６Ａとを備える。
なお、その他に、硫化水素ガス製造プラント１０Ａは、硫黄回収設備１３にて回収除去された硫黄を貯留し、硫黄を処理するプラント（硫黄処理プラント）に供給するブローダウン設備１７Ａと、反応設備１１Ａにおける熱バランスを調整するために硫黄を冷却する硫黄冷却設備１８Ａとを備える。
（反応設備）
反応設備１１Ａは、例えば、リアクター１９Ａと、クエンチタワー２０Ａと、ヒーター２１Ａとから構成されている。反応設備１１Ａは、供給された硫黄と水素ガスとにより硫化水素ガス生成反応を生じさせ、硫化水素ガスを発生させる。
より具体的に、反応設備１１Ａでは、リアクター１９Ａ内に熔融硫黄が貯留され、その下部から水素ガスが供給されることによって、水素ガスの上昇流が熔融硫黄を通過する間に反応が進行して硫化水素ガスが発生する。ここで発生した硫化水素ガスは、その大部分が硫化水素であるが、一部に水素ガスがリアクター１９Ａを通過する際に巻き込んだ硫黄蒸気が含まれている。
また、反応設備１１Ａにおいては、温度が約４７０℃、圧力が約８００ｋＰａＧという比較的に高温かつ高圧の条件下で運転されており、発生した硫化水素ガスも高温かつ高圧になっている。なお、反応設備１１Ａにおいて発生した硫化水素ガスは、供給される硫黄と熱交換が行われるため、クエンチタワー２０Ａを通過した際には１５０℃程度となっている。
ここで、上述のようにリアクター１９Ａの下部からは、熔融硫黄と反応させるための水素ガスが供給されるが、定期点検時やトラブル発生時、またはプラント立ち上げ時においては、このリアクター１９Ａの下部から窒素ガスが供給される。供給された窒素ガスは、反応設備１１Ａ内を通過して、冷却設備１２Ａ、硫黄回収設備１３Ａといった各構成設備に移行して、製造プラント１０Ａ内部を置換処理する。
このとき、定期点検時やトラブル発生時においては、製造プラント停止直前まで硫化水素ガスを発生していたためにその内部に硫化水素ガスが残留している。そのため、窒素ガスを製造プラント１０Ａに供給すると、残留した硫化水素ガスと窒素ガスとが混ざり合い、濃度の低い硫化水素ガスが生じる。また、プラント立ち上げ時においても、窒素ガスが充満した製造プラント１０Ａ内に徐々に硫化水素ガスが発生してくるようになるため、初期段階では、製造プラント１０Ａ内部に低濃度の硫化水素ガスが存在することになる。
本実施の形態に係る硫化水素ガス製造プラントシステム１においては、このようにして生じた低濃度の硫化水素ガスを効率的に回収して、処理プラントＸに有効に供給できるようになっている。詳しくは後述する。
（冷却設備）
冷却設備１２Ａは、反応設備１１Ａにて発生した硫化水素ガスを回収する。冷却設備１２Ａにおける硫化水素ガスの冷却温度としては、特に限定されないが、硫化水素ガス中の硫黄分を低減する上では低い方が好ましい。具体的には、通常（冷却）水を使用していることから、約５０℃程度にまで冷却される。
また、硫化水素ガス製造プラント１０Ａにおいては、冷却設備１２Ａが複数備えられている（冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２，・・・，１２Ａｎ）。冷却設備１２Ａにおいては、回収した硫化水素ガス中に含まれる硫黄の一部が、設備内部（伝熱面）で固化して固着してしまう。そのため、冷却設備１２Ａを複数備えることによって、それらを交互に切り替えて使用することを可能にし、冷却能力の低下に伴う操業効率の低下を防止している。なお、図１に示す硫化水素ガス製造プラント１０は、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２の２系統を有する例である。
具体的に、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２においては、例えばその下部周囲にジャケットが設けられており、スチームで加熱することによって固着した硫黄を熔融することが可能となっている。例えば、冷却設備１２Ａ１に硫黄が固着した場合には、冷却設備１２Ａ１の使用を停止して冷却設備１２Ａ２に切り替える。使用を停止させた冷却設備１２Ａ１では、スチームにより固着した硫黄が熔融され回収される。
ここで、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２は、使用を一時停止した設備においても直前まで硫化水素ガスを冷却していたものであるため、その内部に高圧かつ高濃度の硫化水素ガスを保持している。そのため、内部に固着した硫黄の熔融回収処理にあたっては、その硫黄を熔融回収する冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２内の硫化水素ガスを排出して、内部圧力を低下させた状態で行う必要がある。硫化水素ガス製造プラント１０Ａでは、このとき排出される硫化水素ガスが廃硫化水素ガスとして冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２から発生する。
硫化水素ガス製造プラント１０Ａからの廃硫化水素ガスの排出態様としては、例えば、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２にて熔融回収された硫黄と共に、後述するブローダウン設備１７Ａに廃硫化水素ガスを放出させて圧力を開放し、そのブローダウン設備１７Ａに設けられた排出口から排出する。または、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２にて発生した廃硫化水素ガスを、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２に設けられた排出口から直接排出してもよい。
なお、ブローダウン設備１７Ａや冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２に設けられた排出口から廃硫化水素ガスを排出する場合、それらの設備の排出口と硫化水素ガスを使用する所定の処理プラントとを接続させる配管を設けることができる。これにより、その配管を介して発生した廃硫化水素ガスを有効に回収し所定の処理プラントに供給することが可能となる。
（硫黄回収設備）
硫黄回収設備（ノックアウト設備）１３Ａは、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２にて冷却された硫化水素ガス中の硫黄を回収して除去する。そして、硫黄回収設備１３Ａは、硫黄が除去された硫化水素ガスを、硫化水素ガスを使用する処理プラントＸに供給する。
上述のように、反応設備１１Ａ内で発生した硫化水素ガスには、一部硫黄蒸気が含まれている。硫黄回収設備１３Ａでは、その硫黄蒸気を固化して底部に堆積させ、例えばその下部の外周囲に設置されたジャケットを介してスチームで加熱することによって硫黄を熔融して回収する。回収した硫黄は、後述するブローダウン設備１７Ａに移送する。
なお、硫黄回収設備１３Ａから供給される硫化水素ガスの供給先となる処理プラントＸとしては、上述したように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法にて用いられる硫化工程プラントや脱亜鉛工程プラント等の硫化処理プラントが挙げられる。
（第１の供給配管）
第１の供給配管１４Ａは、一端が硫黄回収設備１３Ａに接続され、他端が硫化水素ガスを使用する処理プラントＸに接続されており、硫黄回収設備１３Ａにて硫黄が回収された後の硫化水素ガスを処理プラントＸに供給する。
第１の供給配管１４Ａには、所定の箇所１５Ａに分岐可能な配管接続点があり、その配管接続点において後述する第２の供給配管１６Ａが接続されている。
また、第１の供給配管１４Ａには、第２の供給配管１６Ａとの配管接続点となる所定の箇所１５Ａよりも上流側、すなわち硫黄回収設備１３Ａ側に、この第１の供給配管１４Ａを通過して供給される硫化水素ガスの濃度を測定する濃度計２２Ａが設けられている。また、第１の供給配管１４Ａには、その所定の箇所１５Ａよりも下流側、すなわち処理プラントＸ側に、この第１の供給配管１４Ａを介した処理プラントへの硫化水素ガスの供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うＯＮ／ＯＦＦバルブ２３Ａが設けられている。
硫化水素ガス製造プラントシステム１においては、製造プラント１０Ａの第１の供給配管１４Ａと製造プラント１０Ｂの第１の供給配管１４Ｂとが所定の箇所にて接続されており、それぞれの製造プラント１０Ａ，１０Ｂ内で製造した硫化水素ガスを、それぞれの第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂを介して混合させて、処理プラントＸに供給している。
第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂは、連続する供給配管（以下、便宜的に「供給配管１４Ｃ」とする。）を介して処理プラントＸに接続されており、各製造プラント１０Ａ，１０Ｂにおいて製造され、それぞれの第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂを介して混合された硫化水素ガスは、供給配管１４Ｃを介して処理プラントＸに供給されるようになっている。また、その供給配管１４Ｃには、処理プラントＸへの硫化水素ガスの供給量を制御するコントロールバルブ２４が設けられ、また、そのコントロールバルブ２４よりも処理プラントＸ側に硫化水素ガスの流量を測定する流量計２５が設けられている。供給配管１４Ｃでは、流量計２５にて測定される流量に応じてコントロールバルブ２４を調節することで、処理プラントへの硫化水素ガスの供給量を制御可能としている。
（第２の供給配管）
第２の供給配管１６Ａは、上述したように、一端が第１の供給配管１４Ａにおける配管接続点となる所定箇所１５Ａに接続されている。また、他端が硫化水素ガスを使用する処理プラントＸに接続されており、硫黄回収設備１３Ａにて硫黄が回収された後の硫化水素ガスを処理プラントＸに供給する。
また、第２の供給配管１６Ａには、第１の供給配管１４Ａとの接続点の直後に当該第２の供給配管１６Ａを介した処理プラントＸへの硫化水素ガスの供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うＯＮ／ＯＦＦバルブ２６Ａが設けられている。
この第２の供給配管１６Ａは、主として、定期点検時やプラント立ち上げ時において発生する低濃度の硫化水素ガスを回収して処理プラントＸに供給する、いわゆる低濃度硫化水素ガス用の供給配管である。
第１の供給配管１４Ａが接続する処理プラントＸと第２の供給配管１６Ａが接続する処理プラントＸとは同一の処理プラントである。そして、定期点検時や立ち上げ時等に際して発生する低濃度の硫化水素ガスを、この第２の供給配管１６Ａを介して回収することによって、従来は廃硫化水素ガスとして廃棄対象となっていた低濃度硫化水素ガスを処理プラントＸに有効に供給することを可能にしている。これにより、その処理プラントＸへの硫化水素ガスの供給が滞ることによって処理プラントＸでの処理効率が低下することを防止することができる。詳しくは後述する。
硫化水素ガス製造プラントシステム１においては、製造プラント１０Ａの第２の供給配管１６Ａと製造プラント１０Ｂの第２の供給配管１６Ｂとが所定の箇所にて接続されており、それぞれの製造プラント１０Ａ，１０Ｂ内で発生した低濃度の硫化水素ガスを同一の処理プラントＸに供給している。
製造プラント１０Ａの第２の供給配管１６Ａと製造プラント１０Ｂの第２の供給配管１６Ｂとが接続すると、それらに連続する供給配管（以下、便宜的に「供給配管１６Ｃ」とする。）を介して処理プラントＸに接続されている。この供給配管１６Ｃには、処理プラントＸに供給される硫化水素ガスの圧力を測定する圧力計２７と、硫化水素ガスの流量を測定する流量計２８とが設けられている。さらに、供給配管１６Ｃには、処理プラントＸに対する硫化水素ガスの供給を制御するコントロールバルブ２９が設けられている。
このように供給配管１６Ｃには、圧力計２７、流量計２８、及びコントロールバルブ２９が設けられていることにより、硫化水素ガスの圧力や流量に応じてコントロールバルブ２９を制御することで、適切な供給制御のもとに低濃度の硫化水素ガスを処理プラントＸに供給することが可能になっている。
また、供給配管１６Ｃには、少なくとも１つのＯＮ／ＯＦＦバルブ３０が設けられており、緊急時の硫化水素ガス製造プラント１０と処理プラントＸとの間における低濃度の硫化水素ガスのアイソレーションを可能にしている。
なお、第２の供給配管１６Ａには、第１の供給配管１４ＡとＯＮ／ＯＦＦバルブ２６Ａとの間に、コントロールバルブを設けるようにしてもよい。これにより、通常操業を行っている製造プラントにおいて、製造された硫化水素ガスの全てを第１の供給配管を介して移送させるだけでなく、第２の供給配管に設けられたコントロールバルブを調整することで、製造された硫化水素ガスの一部を第２の供給配管にも回収することが可能となる。
例えば、製造プラント１０Ａにおいて発生した低濃度の硫化水素ガスを第２の供給配管１６Ａを介して回収するとともに、通常操業を行っている製造プラント１０Ｂにて製造した高濃度の硫化水素ガスの一部をそのコントロールバルブで調整して第２の供給配管１６Ｂを介して回収する。そして、製造プラント１０Ａにおける低濃度の硫化水素ガスと製造プラント１０Ｂにおける高濃度の硫化水素ガスとを混合させることによって、濃度を細かく調整した硫化水素ガスを供給することが可能となる。
（ブローダウン設備）
ブローダウン設備１７Ａは、硫黄回収設備１３Ａにて硫化水素ガスから除去された硫黄を回収する。また、ブローダウン設備１７Ａは、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２内に固着していた硫黄を回収する。そして、ブローダウン設備１７Ａは、それら回収した硫黄を供給ポンプ３１Ａによって例えば硫黄処理プラント等に供給する。または、回収した硫黄を、再び反応設備１１Ａに対して供給する硫黄源として循環利用させてもよい。
また、ブローダウン設備１７Ａには、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２にて発生し当該ブローダウン設備１７Ａに放出されてきた廃硫化水素ガスを系外に排出するための排出口を設けてもよい。そして、その排出口に配管を結合し、その配管を介して廃硫化水素ガスを所定の処理プラントに供給するようにしてもよい。これにより、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２にて生じた廃硫化水素ガスについても有効に活用することができる。
（硫黄冷却設備）
硫黄冷却設備１８Ａは、反応設備１１Ａにおける熱バランスを調整するために硫黄を約４７０℃から約１５０℃まで冷却する。また、硫黄冷却設備１８Ａは、冷却した硫黄を例えばブローダウン設備１７Ａに供給し、冷却設備１２Ａ１，１２Ａ２や硫黄回収設備１３Ａから回収した硫黄と共に硫黄処理プラント等に供給する。または、冷却した硫黄を循環ポンプ３２Ａによって再び反応設備１１Ａに供給する硫黄源として循環利用させてもよい。
［３．硫化水素ガスの回収利用方法］
次に、上述した硫化水素ガス製造プラントシステム１おいて発生する硫化水素ガス、特に、定期点検時や立ち上げ時等に発生する低濃度の硫化水素ガスの回収利用方法について説明する。
＜硫化水素ガスの回収利用方法の概要＞
上述したように、硫化水素ガス製造プラントシステム１を構成する、それぞれの硫化水素ガス製造プラント１０Ａ，１０Ｂは、硫化水素ガスを使用する処理プラントＸに供給する第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂと、その第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂの所定の箇所１５Ａ，１５Ｂから分岐した第２の供給配管１６Ａ，１６Ｂとを備えている。そして、第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂには、その分岐点となる箇所１５Ａ，１５Ｂよりも上流側に濃度計２２Ａ，２２Ｂが設けられ、また、第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂと第２の供給配管１６Ａ，１６Ｂには、その配管を介した硫化水素ガスの供給を制御するＯＮ／ＯＦＦバルブ２３Ａ，２３Ｂ，２６Ａ，２６Ｂが設けられている。
ここで、硫化水素ガス製造プラントシステム１において、所定の定期点検時や突発のトラブル発生時、またはプラント立ち上げに際しては、その硫化水素ガス製造プラントを停止させ、製造プラント内部を窒素ガス等によって置換する処理が行われる。すると、製造プラント内においては、発生したばかりの硫化水素ガスが残留しているために、通風させた窒素ガスと混ざり合って濃度の低い硫化水素ガス濃度が存在することになる。また、プラント立ち上げ時においても、初期の段階では、内部に通風させた窒素ガスと混ざり合い、低濃度の硫化水素ガスが発生することになる。
このような定期点検時や立ち上げ時に発生した低濃度の硫化水素ガスを、通常通りに供給配管を介して処理プラントＸに供給させた場合、その処理プラントＸにおける硫化水素ガスを用いた処理が不安定となって効果的な処理を妨げる可能性がある。また、複数系統の製造プラントを有する硫化水素ガス製造プラントシステムにおいては、正常に操業を続けている製造プラント側の操業も不安定にする可能性がある。
そのため、従来ではこのような低濃度の硫化水素ガスは廃硫化水素ガスとして廃棄処理していたが、当然にその排気分が硫化水素ガスの製造ロスとなり、また除害処理に手間と費用を要していた。さらに、硫化水素ガス製造プラントシステムにおいては、硫化水素ガスの供給先である処理プラントＸの操業が非効率とならないように、正常操業が可能な製造プラントの負荷を最大限に上げて操業しなければならかった。
そこで、本実施の形態においては、硫化水素ガス製造プラントシステム１を構成する何れかの製造プラントを定期点検等に基づいて操業を停止させた場合や、またはそのプラントを立ち上げるに際して、窒素ガスによる置換処理によって低濃度の硫化水素ガスが発生したときには、運転を停止させた製造プラントにおける第２の供給配管を介して、その低濃度の硫化水素ガスを回収するようにする。
そして、第２の供給配管を介して回収した低濃度の硫化水素ガスと、正常に操業を続けている製造プラント側において製造され第１の供給配管を介して回収した硫化水素ガスとを、所定の同一の処理プラントＸに対して供給する。このとき、正常に操業を続けている側の製造プラントの製造負荷（操業負荷）をやや高めて、通常よりも多い量の硫化水素ガスを製造して供給するようにする。
なお、「製造負荷（操業負荷）」とは、その硫化水素ガス製造プラントにおける製造処理量をいい、「製造負荷を高める」とは、通常時（定常時）よりも多くの硫化水素ガスを製造することをいう。
ここで、上記特許文献３において開示されているように、例えば、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法における硫化工程での硫化処理では、供給される硫化水素ガス濃度が８５容量％以上であれば、投入するニッケル及びコバルトの量を定常状態のときの投入量に対して質量割合で３０〜３５％に減少させることにより、硫化反応を効率的に生じさせて高い収率でニッケル及びコバルトの硫化物を得ることができることが分かっている。
したがって、硫化水素ガス製造プラントシステム１において、運転を停止させた製造プラントから回収し供給した低濃度の硫化水素ガスと、正常操業を行っている製造プラントから供給した通常濃度の硫化水素ガスとを混合させて、その濃度の加重平均値が、例えば８５容量％以上となるようにする。これにより、処理プラントＸにおける操業効率を低下させることなく、低濃度の硫化水素ガスを含めた硫化水素ガスを有効に供給することができる。
なお、硫化水素ガス製造プラントシステム１から供給する硫化水素ガスの濃度の加重平均値に関しては、８５容量％以上とすることに限られず、供給する処理プラントＸにおける反応の種類等に応じて適宜決定することができる。そして、その供給すべき硫化水素ガスの濃度の加重平均値に応じて、正常に操業を行っている製造プラントに対する負荷の増加量を決定することができる。
＜回収利用方法の制御フロー＞
図２は、定期点検時やプラント立ち上げ時等において発生する低濃度の硫化水素ガスを回収して、硫化処理プラント等の処理プラントＸに供給する制御フローである。以下、この図２に基づいて、より具体的に低濃度の硫化水素ガスを含めた硫化水素ガスの回収利用方法について説明する。
なお、以下の説明では、硫化水素ガス製造プラントシステム１において、製造プラント１０Ａの運転を定期点検等によって停止させたことにより、その、製造プラント１０Ａの内部に低濃度の硫化水素ガスが生じた場合を例に挙げて説明する。
先ず、製造プラント１０Ａの通常操業時において、製造プラント１０Ａにて硫化水素ガスを製造すると（ステップＳ１１ａ）、硫黄回収設備１３Ａから得られた硫化水素ガスを第１の供給配管１４Ａを介して処理プラントＸに供給する（ステップＳ１２ａ）。
一方、製造プラント１０Ａと共に硫化水素ガス製造プラントシステム１を構成する製造プラント１０Ｂにおいても、その製造プラント１０Ｂにて硫化水素ガスを製造すると（ステップＳ１１ｂ）、硫黄回収設備１３Ｂから得られた硫化水素ガスを第１の供給配管１４Ｂを介して、同一の処理プラントＸに供給する（ステップＳ１２ｂ）。
このように、通常操業時においては、製造プラント１０Ａ及び製造プラント１０Ｂにて製造された通常の濃度の硫化水素ガスが、それぞれ第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂを介して同一の処理プラントＸに供給されて、処理プラントＸ内において硫化処理等に用いられる。
そのため、通常操業時においては、各製造プラント１０Ａ，１０Ｂに対する操業負荷はほぼ均等になっている。
次に、例えば製造プラント１０Ａにおける定期的な設備点検を行う場合や突発的なトラブル等が生じた場合には、ステップＳ１３において、製造プラント１０Ａの運転を停止させて、製造プラント１０Ａ内部に窒素ガスを供給して置換処理を行う。置換処理を行うと、運転を停止する直前に発生し製造プラント１０Ａ内部残留していた硫化水素ガスが窒素ガスによって希釈され、所定の濃度よりも低い濃度の硫化水素ガスが製造プラント１０Ａの内部に生じる。
そこで、窒素ガスによる置換作業を行った場合には、先ず、ステップＳ１４にて、硫黄回収設備１３Ａから得られた硫化水素ガスの濃度を濃度計２２Ａにて測定する。
次に、ステップＳ１５にて、測定した硫化水素ガスの濃度が所定濃度以上であるか否かを判断する。すなわち、低濃度の硫化水素ガスが流れてきているか否かを判断する。
このステップＳ１５において、硫化水素ガスの濃度が所定濃度以上であると判断された場合（Ｙｅｓの場合）には、製造プラント１０ＡにおいてはステップＳ１２ａに戻り、その硫化水素ガスを第１の供給配管１４Ａを介して回収して処理プラントＸに供給する。また、製造プラント１０ＢにおいてはステップＳ１２ｂに戻り、通常通り、製造した硫化水素ガスを第１の供給配管１４Ｂを介して回収して処理プラントＸに供給する。
一方で、このステップＳ１５において、硫化水素ガスの濃度が所定濃度未満であると判断された場合（Ｎｏの場合）には、窒素ガスによる置換によって製造プラント１０Ａ内に低濃度の硫化水素ガスが生じていることから、製造プラント１０ＡにおいてはステップＳ１６ａに進み、製造プラント１０ＢにおいてはステップＳ１６ｂに進む。
ステップＳ１６ａでは、製造プラント１０Ａにおいて、第１の供給配管１４Ａに設けられたＯＮ／ＯＦＦバルブ２３Ａを閉鎖し、第２の供給配管１６Ａに設けられたＯＮ／ＯＦＦバルブ２６Ａを開放する。
続いて、ステップＳ１７ａに進み、製造プラント１０Ａ内に発生した低濃度の硫化水素ガスを第２の供給配管１６Ａにて回収し、そして次に、回収した低濃度の硫化水素ガスを第２の供給配管１６Ａを介して処理プラントＸに供給する。
一方、製造プラント１０Ｂでは、ステップＳ１６ｂにおいて、その製造プラント１０Ｂの製造負荷をやや高める。これにより、通常操業時よりも多い量の硫化水素ガスを製造する。
そして、続いてステップＳ１８ｂに進み、製造負荷をやや高めて製造した硫化水素ガスを第１の供給配管１４Ｂを介して処理プラントＸに供給する。なお、このときの製造負荷の増加度合いに関しては、製造プラント１０Ａ及び製造プラント１０Ｂから供給される硫化水素ガスの濃度の加重平均値に基づいて決定することができる。
このように、製造プラント１０Ａでは、低濃度の硫化水素ガスを第２の供給配管１６Ａを介して処理プラントＸに供給し、製造プラント１０Ｂでは、通常操業時よりも多量の硫化水素ガスを製造して第１の供給配管１４Ｂを介して処理プラントＸに供給する。
このとき、ステップＳ１９において、製造プラント１０Ａ及び製造プラント１０Ｂから処理プラントＸに対して供給される硫化水素ガスの濃度の加重平均値が８５容量％以上となるように供給する。この加重平均値は、製造プラント１０Ａからの低濃度の硫化水素ガスと、製造プラント１０Ｂからの通常濃度の硫化水素ガスとに基づいて、その硫化水素ガス濃度と硫化水素ガス量とから算出することができ、置換するために供給する窒素ガス量により調整することができる。なお、硫化水素ガス量等は、図１に示した硫化水素ガス製造プラントシステム１において、供給配管１６Ｃから供給される硫化水素ガスの流量を測定する流量計２８の測定値に基づいて判断することができる。
以上のようにして、製造プラント１０Ａ内において低濃度の硫化水素ガスが発生した場合には、第２の供給配管１６Ａによってその低濃度の硫化水素ガスを回収して処理プラントＸに供給するようにし、一方で操業を停止させていない通常操業の製造プラント１０Ｂにおける製造負荷をやや高めた上で多量の硫化水素ガスを製造して処理プラントＸに供給する。
このような操業を行い、加重平均値で８５容量％以上の濃度の硫化水素ガスを処理プラントＸに供給するように制御することで、従来は廃棄していた低濃度の硫化水素ガスを効果的に回収して、処理プラントＸに有効に供給することができる。また、廃棄する硫化水素ガスがなくなるので製造ロスがなくなり、また排気処理に伴う環境に対する負荷や、廃棄処理作業とそれに伴うコストを省くことができる。
また、硫化水素ガスの供給先である処理プラントＸにおいても、製造プラントの定期点検毎に極端に供給量が低下して硫化処理等の処理効率が低下することを防止することができる。
さて、説明を図２の制御フローに戻し、製造プラント１０Ａに対する定期点検等が終了すると、ステップＳ２０において、製造プラント１０Ａを立ち上げて運転を再開する。
立ち上げ初期においては、十分な濃度の硫化水素ガスが製造されていない。このことから、先ず、ステップＳ２１において、製造プラント１０Ａにて製造され硫黄回収設備１３Ａから得られた硫化水素ガスの濃度を濃度計２２Ａにて測定する。
次に、ステップＳ２２にて、測定した硫化水素ガスの濃度が所定濃度以上であるか否かを判断する。すなわち、低濃度の硫化水素ガスが未だ流れてきているか否かを判断する。
このステップＳ２２において、硫化水素ガスの濃度が所定濃度未満であると判断された場合（Ｎｏの場合）には、未だ十分に通常の濃度の硫化水素ガスが発生していないことから、製造プラント１０ＡにおいてはステップＳ１７ａに戻り、低濃度の硫化水素ガスを第２の供給配管１６Ａにて回収し、ステップＳ１８ａにて、その第２の供給配管１６Ａを介して処理プラントＸに供給する。また、製造プラント１０ＢにおいてはステップＳ１８ｂに戻り、高い負荷の下で製造した多量の硫化水素ガスを第１の供給配管１４Ｂを介して回収して処理プラントＸに供給する。
このとき、ステップＳ１９においては、製造プラント１０Ａからの低濃度の硫化水素ガスと、製造プラント１０Ｂからの通常の硫化水素ガスとに基づいて、その硫化水素ガス濃度と硫化水素ガス量とから算出される硫化水素濃度の加重平均値が８５容量％以上となるように、製造プラント１０Ａの反応設備１１Ａに供給される水素ガス量を調整する。
一方で、このステップＳ２２にて硫化水素ガスの濃度が所定濃度以上であると判断された場合（Ｙｅｓの場合）には、製造プラント１０ＡにおいてはステップＳ２３ａに進み、製造プラント１０ＢにおいてはステップＳ２３ｂに進む。
ステップＳ２３ａでは、製造プラント１０Ａにおいて、第１の供給配管１４Ａに設けられたＯＮ／ＯＦＦバルブ２３Ａを開放し、第２の供給配管１６Ａに設けられたＯＮ／ＯＦＦバルブ２６Ａを閉鎖する。
すなわち、通常の操業に戻り、硫黄回収設備１３Ａから得られた硫化水素ガスを第１の供給配管１４Ａを介して処理プラントＸに供給する（ステップＳ１２ａ）。
一方、製造プラント１０Ｂでは、ステップＳ２３ｂにおいて、高められていた製造負荷を通常通りの負荷に戻し、硫黄回収設備１３Ｂから得られた硫化水素ガスを第１の供給配管１４Ｂを介して処理プラントＸに供給する（ステップＳ１２ｂ）。
上述したように、硫化水素ガス製造プラントシステム１においては、以上のような制御を行うことによって、定期点検やプラント立ち上げ時等に発生する低濃度の硫化水素ガスを効果的に回収することができ、その回収した硫化水素ガスを有効に処理プラントＸに供給することができる。
［４．実施例］
以下に本発明についての実施例を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
実施例１として、図１に示す、硫化水素ガス製造プラント１０Ａ，１０Ｂの２系統からなる硫化水素ガス製造プラントシステム１を用いて、硫化水素ガスを製造し、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬における硫化工程を行う硫化工程プラントＸに硫化水素ガスを供給する操業を行った。また、この操業においては、２系統のうちの何れかの製造プラントの定期点検時に発生した低濃度の硫化水素ガスを回収し、その回収した低濃度の硫化水素ガスを硫化処理プラントに供給する操業を行った。
具体的に、図１に示したように、硫化水素ガス製造プラント１０Ａ，１０Ｂにおいて、硫黄回収設備１３Ａ，１３Ｂから得られた硫化水素ガスを硫化工程プラントＸに供給する第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂを設けるとともに、その第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂの所定の箇所１５Ａ，１５Ｂにおいて分岐した第２の供給配管１６Ａ，１６Ｂを設けた。
また、第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂには、その分岐箇所１５Ａ，１５Ｂよりも上流側に、硫化水素ガス濃度を測定する濃度計２２Ａ，２２Ｂを設けた。さらに、第１の供給配管１４Ａ，１４Ｂ及び第２の供給配管１６Ａ，１６Ｂには、その分岐箇所１５Ａ，１５Ｂよりも下流側に、それぞれの供給配管を介した硫化工程プラントＸへの硫化水素ガスの供給制御を行うＯＮ／ＯＦＦバルブ２３Ａ，２３Ｂ，２６Ａ，２６Ｂを設けた。
操業を継続させていくにあたり、２系統のうちの一方の硫化水素ガス製造プラント１０Ａ，１０Ｂについての交互に定期的な点検を行い、その点検時には点検対象となる製造プラントの運転を停止して、窒素ガスによる置換作業を行った。このとき、窒素ガスによる置換作業において発生する濃度の低い硫化水素ガスを、その運転を停止させた製造プラントにおける第２の供給配管を介して回収した。一方で、そのとき正常に運転されている側の製造プラントについては、その製造負荷をやや高めて、多量の硫化水素ガスを製造させるようにした。
そして、回収した低濃度の硫化水素ガスと、正常に運転されている製造プラントにて製造された硫化水素ガスとに基づいて、その硫化水素ガス濃度と硫化水素ガス量から加重平均した硫化水素ガス濃度が８５容量％を確保できるように窒素ガス量を調整した。
また、停止していた硫化水素ガス製造プラントの立ち上げ時においても、同様に窒素ガスにより置換された硫化水素ガス製造プラントから発生する濃度の低い硫化水素ガスを回収し、正常に運転されている製造プラントから製造された硫化水素ガスと共に、その濃度とガス量から加重平均した硫化水素ガス濃度が８５容量％を確保できるように水素ガス量を調整した。
なお、それぞれの硫化水素ガス製造プラント１０Ａ，１０Ｂの反応設備１１Ａ，１１Ｂにおける運転圧力条件は、多少変動はあったものの、日平均値として７８０ｋＰａｇであった。一方で、硫化水素ガスの供給先である硫化処理プラントＸにおける圧力条件は２８０ｋＰａｇであり、脱亜鉛硫化処理プラントにおける圧力条件は２ｋＰａｇであった。
以上のような構成の硫化水素ガス製造プラントシステム１により、６カ月間のオペレーションを実施した。
オペレーションの結果、６ヶ月の操業期間において、硫化水素ガス製造プラント１０Ａ，１０Ｂに対する定期点検に伴う製造プラント立ち上げや立ち下げ回数が、合計１０回発生した。このとき発生した低濃度の硫化水素ガスは合計で３．１ｔとなり、第２の供給配管１６Ａ，１６Ｂを介して回収することができ、その低濃度の硫化水素ガスを含めて効果的に硫化処理プラントＸに供給することができた。
同時に、約３．１ｔにも及ぶ低濃度の硫化水素ガスを回収して供給でき、製造ロスとならなかったことにより、その硫化水素ガス３．１ｔを製造するのに相当する原料系の操業資材として、硫黄を約３．０ｔ、水素ガス（メタノール）を約０．３ｔ節約することができた。また、従来、その低濃度の硫化水素ガスを廃棄処理するために用いられていた廃棄処理系の資材として、硫化水素ガスを吸収して除害するための苛性ソーダが約４．３ｔ不要になった。なお、従来のように廃硫化水素ガスをフレアー設備にて除害した後に大気に放出するという処理も不要になったので、環境に対する負荷も全く無かった。
（比較例１）
比較例１では、従来の硫化水素ガス製造プラントを用いて操業を行った。
その結果、冷却設備にて発生した低濃度の硫化水素ガス約３．１ｔは、廃硫化水素ガスとして、回収されることなく除害設備により廃棄処理が必要となった。そして、その除害設備による処理にあたり、その硫化水素ガスを吸収して除害するための約４．３ｔの苛性ソーダが必要となった。また、製造ロス（回収ロス）を補うために、実施例１に比して、原料系の操業資材として、硫黄約３．０ｔ、水素約０．３ｔが余分に必要となってしまった。
なお、フレアー設備にて硫化水素ガスを処理する場合でも、発生する硫黄酸化物（ＳＯｘ）が大気に放出される可能性を有していた。
さらに、硫化水素ガス製造プラントの立ち下げ時においては、一度停止した上で窒素ガスによる置換作業が必要となったため、正常に運転している他の系統の製造プラントにおいても約１０日間（１回の停止につき約１日間）に亘って、硫化水素ガスの供給を停止する必要があった。その結果、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬における浸出工程をはじめとする一連の工程を停止することも必要となり、製造プラントの立ち上げ及び立ち下げにより、１０００Ｎｉ−ｔもの大幅な生産量の減少となった。
１ 硫化水素ガス製造プラントシステム、１０Ａ，１０Ｂ 硫化水素ガス製造プラント、１１Ａ，１１Ｂ 反応設備、１２，１２Ａ，１２Ｂ 冷却設備、１３Ａ，１３Ｂ 硫黄回収設備、１４Ａ，１４Ｂ 第１の供給配管、１５Ａ，１５Ｂ 分岐箇所、１６Ａ，１６Ｂ 第２の供給配管、１７Ａ，１７Ｂ ブローダウン設備、１８Ａ，１８Ｂ 硫黄冷却設備、１９Ａ，１９Ｂ リアクター、２０Ａ，２０Ｂ クエンチタワー、２１Ａ，２１Ｂ ヒーター、２２Ａ，２２Ｂ 濃度計、２３Ａ，２３Ｂ ＯＮ／ＯＦＦバルブ、２４ コントロールバルブ、２５ 圧力計、２６Ａ，２６Ｂ ＯＮ／ＯＦＦバルブ、２７ 圧力計、２８ 流量計、２９ コントロールバルブ、３０ ＯＮ／ＯＦＦバルブ、３１Ａ，３１Ｂ 供給ポンプ、３２Ａ，３２Ｂ 循環ポンプ

Claims (8)

  1. 少なくとも、硫黄と水素ガスとにより硫化水素ガスを発生させる反応設備と、発生した硫化水素ガスを冷却する複数の冷却設備と、該硫化水素ガス中に含まれる硫黄を回収する硫黄回収設備とを備える硫化水素ガスの製造プラントを複数系統有する硫化水素ガス製造プラントシステムであって、
    それぞれの系統の硫化水素ガスの製造プラントは、
    上記硫黄回収設備にて硫黄が回収された後の硫化水素ガスを、硫化水素ガスを使用する処理プラントに供給する第１の供給配管と、
    上記第１の供給配管における所定の箇所で分岐し、上記硫黄回収設備からの硫化水素ガスを上記処理プラントに供給する第２の供給配管とを備え、
    上記第１の供給配管には、上記所定の分岐箇所よりも上記硫黄回収設備側に、硫化水素ガス濃度を測定する濃度計が設けられ、
    上記第１の供給配管及び上記第２の供給配管には、上記所定の分岐箇所よりも上記処理プラント側に、その供給配管を介した上記処理プラントへの硫化水素ガスの供給のＯＮ／ＯＦＦを行うＯＮ／ＯＦＦバルブが設けられていることを特徴とする硫化水素ガス製造プラントシステム。
  2. 上記それぞれの系統の製造プラントは、他の系統の製造プラントと、それぞれ上記第１の供給配管及び第２の供給配管を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の硫化水素ガス製造プラントシステム。
  3. 上記複数の製造プラントの何れかの運転停止時に、通常時に比して低濃度の硫化水素ガスが発生した場合には、上記運転を停止した製造プラントでは、上記第１の供給配管に設けられたＯＮ／ＯＦＦバルブを閉鎖し、上記第２の供給配管に設けられたＯＮ／ＯＦＦバルブを開放することによって、上記第２の供給配管を介して上記低濃度の硫化水素ガスを回収することを特徴とする請求項１又は２記載の硫化水素ガス製造プラントシステム。
  4. 上記処理プラントは、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において亜鉛硫化物を形成する脱亜鉛工程プラント又はニッケル及びコバルト混合硫化物を形成する硫化工程プラントであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の硫化水素ガス製造プラントシステム。
  5. 少なくとも、硫黄と水素ガスとにより硫化水素ガスを発生させる反応設備と、発生した硫化水素ガスを冷却する複数の冷却設備と、該硫化水素ガス中に含まれる硫黄を回収する硫黄回収設備とを備える硫化水素ガスの製造プラントを複数系統有する硫化水素ガス製造プラントシステムにおける硫化水素ガスの回収利用方法であって、
    それぞれの系統の硫化水素ガスの製造プラントは、
    上記硫黄回収設備にて硫黄が回収された後の硫化水素ガスを、硫化水素ガスを使用する処理プラントに供給する第１の供給配管と、
    上記第１の供給配管における所定の箇所で分岐し、上記硫黄回収設備からの硫化水素ガスを上記処理プラントに供給する第２の供給配管とを備え、
    上記第１の供給配管には、上記所定の分岐箇所よりも上記硫黄回収設備側に、硫化水素ガス濃度を測定する濃度計が設けられ、
    上記第１の供給配管及び上記第２の供給配管には、上記所定の分岐箇所よりも上記処理プラント側に、その供給配管を介した上記処理プラントへの硫化水素ガスの供給のＯＮ／ＯＦＦを行うＯＮ／ＯＦＦバルブが設けられており、
    上記複数の製造プラントの何れかの運転停止時に、通常時に比して低濃度の硫化水素ガスが発生した場合には、運転を停止した製造プラントにおいては、該低濃度の硫化水素ガスを上記第２の供給配管を介して回収して上記処理プラントに供給し、他の系統の製造プラントにおいては、製造負荷を高めて製造した硫化水素ガスを第１の供給配管を介して上記処理プラントに供給することを特徴とする硫化水素ガスの回収利用方法。
  6. 上記運転を停止した製造プラントにおいては、上記第１の供給配管に設けられたＯＮ／ＯＦＦバルブを閉鎖し、上記第２の供給配管に設けられたＯＮ／ＯＦＦバルブを開放することによって、上記第２の供給配管を介して上記低濃度の硫化水素ガスを回収することを特徴とする請求項５記載の硫化水素ガスの回収利用方法。
  7. 上記それぞれの系統の製造プラントは、他の系統の製造プラントと、それぞれ上記第１の供給配管及び第２の供給配管を介して接続されていることを特徴とする請求項５又は６記載の硫化水素ガスの回収利用方法。
  8. 上記処理プラントは、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において亜鉛硫化物を形成する脱亜鉛工程プラント又はニッケル及びコバルト混合硫化物を形成する硫化工程プラントであることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項記載の硫化水素ガスの回収利用方法。
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