JP6684539B2 - 酸性ガスを処理するための方法および装置 - Google Patents
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Description
本開示は、酸性ガス浄化の分野に関する、酸性ガスを処理するための方法、およびこれの装置を提供する。本開示は、特に、水硫化物を含む酸性ガスを浄化およびリサイクルするための方法、ならびに、これの装置に関する。
精油所における、実質的にH2SおよびCO2を含む酸性ガスは、主に酸性水ストリッパー、再生水素脱硫装置、乾燥ガス脱硫装置などから生じる。一般的に、ほとんどの小規模精油所における酸性ガスは、基本的に、燃焼された後、排出される。この方法は、一方では、資源の無駄であって、他方では、環境保護に甚大なプレッシャーをもたらし、ビジネスの発展に影響を与える。環境を保護し、資源の十分な利用を確保するために、小規模精油所における酸性ガスリサイクルは、かなり必須である。
従来技術における課題を解決するため、本開示は、酸性ガスを処理するための方法およびこれの装置を提供する。従来技術と比較して、酸性ガスを処理するための本開示の方法および装置は、酸性ガスが、要求された基準で排出されることを可能にし、所望のNaHS生成物を生産し、それゆえ、酸性ガス浄化および排気ガスの再利用の二重の目的を達成する。
気相ストリーム1および液相ストリーム2を得るために、上記酸性ガスを受け取り、処理するための第一処理装置を使用することであって、上記ストリーム2は、部分的にまたは完全に、上記第一処理装置に再循環させられる、第一処理装置を使用すること、
気相ストリーム3、ならびにストリーム41、ストリーム42、およびストリーム43を含む3つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム4を得るために、上記第一処理装置からの上記ストリーム1を処理するために第二処理装置を使用することであって、上記ストリーム41は、上記酸性ガスを処理するために使用される処理溶液として、上記第一処理装置に戻され、上記ストリーム42は、上記第二処理装置に再循環させられる、第二処理装置を使用すること、
気相ストリーム5、ならびにストリーム61およびストリーム62を含む2つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム6を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム3を処理するための第三処理装置を使用することであって、上記ストリーム61は、上記ストリーム1を処理するために使用される処理溶液として、上記第二処理装置に戻され、上記ストリーム62は、上記第三処理装置に再循環させられる、第三処理装置を使用すること、および、
気相ストリーム7、ならびにストリーム81およびストリーム82を含む2つのサブストリームに分離させられ得る液相ストリーム8を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム43を受け取り、かつ上記第三処理装置からの上記ストリーム5を処理するための処理溶液として上記ストリーム43を使用するための第四処理装置を使用することであって、上記ストリーム81は、処理溶液として、上記第三処理装置に戻され、上記ストリーム82は上記第四処理装置に再循環させられる、第四処理装置を使用すること。
気相ストリーム1および液相ストリーム2を得るために、酸性ガスを受け取り、処理するための第一処理装置であって、上記ストリーム1が、部分的にまたは完全に、上記第一処理装置に再循環させられる、第一処理装置、
上記第一処理装置に接続されている第二処理装置であって、気相ストリーム3、ならびにストリーム41、ストリーム42およびストリーム43を含む3つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム4を得るために、上記第一処理装置からの上記ストリーム1を処理するために使用される上記第二処理装置であり、当該ストリーム41は、酸性ガスを処理するために使用される処理溶液として、上記第一処理装置に戻され、当該ストリーム42は、上記第二処理装置に再循環させられる、第二処理装置、
上記第二処理装置に接続されている第三処理装置であって、気相ストリーム5、ならびにストリーム61およびストリーム62を含む2つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム6を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム3を処理するために使用される上記第三処理装置であり、当該ストリーム61は、上記ストリーム1を処理するために使用される処理溶液として、上記第二処理装置に戻され、当該ストリーム62は、上記第三処理装置に再循環させられる、第三処理装置、
上記第二処理装置および上記第三処理装置それぞれに接続されている第四処理装置であって、気相ストリーム7ならびに、ストリーム81およびストリーム82を含む2つのサブストリームに分離させられ得る液相ストリーム8を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム43を受け取るために、かつ上記第三処理装置からの上記ストリーム5を、処理溶液として、上記ストリーム43で処理するために使用される上記第四処理装置であり、当該ストリーム81は、処理溶液として、上記第三処理装置に戻され、当該ストリーム82は、上記第四処理装置に再循環させられる、第四処理装置。
図1は、本開示の酸性ガスを処理するための方法および装置の略図である。
本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を記載する目的のためだけであって、本発明を限定する意図はない。本明細書で使用される場合、単数の形態、“a”、“an”および“the”は、文脈が明らかに他の方法で示していないかぎり、複数の形態も含む。用語“含む”および/または“含んでいる”は、本明細書で使用される場合、言及された特徴、整数値、工程、操作、要素、および/または成分の存在を明記しているが、1以上の別の特徴、整数値、工程、操作、要素の群、成分、および/もしくはこれらの群の存在または追加を排除しないことはさらに理解されるだろう。
第一処理装置3における主な反応は次の通りである。処理された酸性ガスは、第二生成液(Na2S、Na2CO3およびNaHCO3を含む混合液)と反応させられる。第二生成液中のNa2CO3、NaHCO3およびNa2Sは、過剰な量のH2Sと反応させられ、各々、第一処理装置において、2つの支流に分離させられるNaHS溶液を生成し、この支流の第一支流は、最終生成物タンクに供給され、第二支流は、第一処理装置3に供給される。
第二処理装置4における主な反応は、次の通りである。排出基準をまだ満たしていないが、減少した濃度のH2Sを有する第一反応排出ガス(第二反応の気相)は、第三処理装置6の生成液およびNaOH溶液(第二ステージ反応の液相処理剤)と反応させられる。これによって、当該気相は、浄化させられ、一定濃度のNa2S溶液が作られる。Na2S溶液は、さらなる反応のために、第一処理装置3に、吸収液として部分的に運ばれ、第二処理装置4に、部分的に再循環させられ、第四処理装置8に、吸収液として部分的に入る。
第三処理装置6における主な反応は、次の通りである。排出基準をまだ満たしていないが、著しく減少した濃度のH2Sを有する第二反応排出ガス(第三反応の気相)は、第四反応からの生成液およびNaOH溶液(第三反応の処理剤)と反応させられる。NaOHおよびNa2Sの混合溶液は、少し過剰な量のH2Sと反応させられ、Na2SおよびNaHSを生じる。第三処理装置において得られた生成液は、吸収液の深い吸着および熱循環を達成するように、二つの支流に分離させられ、この支流の第一支流は、吸収液として、第二処理装置4に入り、第二支流は、循環のために第三処理装置6に入る。
第四処理装置8における主な反応は、次の通りである。排出基準に実質的に到達した、きわめて低濃度のH2Sを有する第三反応の排出ガス(第四反応の気相)は、Na2CO3を多く含む、第二反応の生成液(第四反応の処理剤)と反応させられる。Na2CO3は、H2Sの吸収を実現してCO2と交換するように、少量のH2Sと反応させられ、少量のNa2Sを生成する。従って、酸性ガス中のCO2量は、液相生成物中で生成されたNa2CO3およびNaHCO3の量を減少するように、減少させられる。それゆえ、結晶が、沈殿させられることを妨げられ得て、装置の長期間運転は保証され得る。第四処理装置において得られた生成液は、吸収液の深い吸着および熱循環を達成して、浄化ガスの排出基準を満たすことを確実にするように、2つの支流に分離され、この支流の第一支流は、第三処理装置に、吸収液として入り、第二支流は、循環のために、中間タンクを経由して、第四処理装置に入る。
酸性ガスは、図1に示された方法および装置を使用して、NaOH溶液と反応させられた。酸性ガス中のCO2、H2Sおよび炭化水素の体積分率は、各々、7%、92%、および1%であった。NaOH溶液の質量濃度は、38%であった。
図2に示された方法および装置が使用された。この実施例において、第一処理装置3および第二処理装置4は、図3に示されたベンチュリリアクタであって、一方、第三処理装置6および第四処理装置8は、回転床リアクタであった。
NaOH溶液が異なるステージで添加される代わりに、第四処理装置8において全部添加された以外は、実施例1のステップが同一の条件下で繰り返された。結果は、表1に示されている。
NaOH溶液が異なるステージで添加される代わりに、第四処理装置8において全部添加された以外は、実施例2のステップが同一の条件下で、繰り返された。結果は、表1に示されている。
第四反応の吸収液である第二生成液を入れなかった(cancelled)以外は、実施例1のステップが同一の条件下で、繰り返された。結果は、表1に示されている。
NaOH溶液が異なるステージで添加される代わりに、第四処理装置8において全部添加され、かつ、第四反応の吸収液である第二生成液を入れなかった(cancelled)以外は、実施例1のステップが同一の条件下で、繰り返された。結果は、表1に示されている。
Claims (31)
- 酸性ガスを処理するための方法であって、
酸性ガスを受け取り、処理することによって処理後に気相ストリーム1及び液相ストリーム2を得て、上記ストリーム2を、部分的にまたは完全に第一処理装置に再循環させる、第一処理装置の使用と、
第一処理装置からのストリーム1を処理することによって気相ストリーム3及び液相ストリーム4を得て、ストリーム4をストリーム41、ストリーム42及びストリーム43の3つのサブストリームに分離させ、そのうちのストリーム41を、上記酸性ガスを処理するために使用される処理液として、上記第一処理装置に戻し、上記ストリーム42を第二処理装置に再循環させる、第二処理装置の使用と、
第二処理装置からのストリーム3を処理することによって気相ストリーム5及び液相ストリーム6を得て、ストリーム6をストリーム61及びストリーム62の2つのサブストリームに分離させ、そのうちのストリーム61を処理剤と混合してから、上記ストリーム1を処理するために使用される処理液として、上記第二処理装置に戻し、上記ストリーム62を第三処理装置に再循環させる、第三処理装置の使用と、
上記第二処理装置からの上記ストリーム43を受け取り、ストリーム43を処理液として上記第三処理装置からのストリーム5を処理することによって気相ストリーム7及び液相ストリーム8を得て、ストリーム8をトリーム81およびストリーム82の2つのサブストリームに分離させ、そのうちのストリーム81を処理剤と混合してから、処理液として、上記第三処理装置に戻し、上記ストリーム82を第四処理装置に再循環させる、第四処理装置の使用と、を含み、
上記処理剤はアルカリを含有する溶液である、方法。 - 上記酸性ガスは、硫化水素および二酸化炭素を含む、請求項1に記載の方法。
- 上記第三処理装置は、1つ以上のリアクタを含み得る、請求項1又は2に記載の方法。
- 上記処理剤は、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液およびアンモニア水溶液からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1〜3の何れか一項に記載の方法。
- 上記第二処理装置に添加される処理剤と、上記第三処理装置に添加される処理剤との体積流量比は、1:1から3:1である、請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- 上記第二処理装置に添加される処理剤と、上記第三処理装置に添加される処理剤との体積流量比は、3:2から5:2である、請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- 上記第一処理装置、上記第二処理装置、上記第三処理装置、および上記第四処理装置は、各々独立に、気泡カラムリアクタ、充填カラムリアクタ、衝突流リアクタ、回転床リアクタ、およびベンチュリリアクタからなる群から選択される、請求項1〜6の何れか一項に記載の方法。
- 上記第一処理装置および上記第二処理装置は、各々、ベンチュリリアクタであって、上記第三処理装置および上記第四処理装置は、各々、回転床リアクタである、請求項1〜7の何れか一項に記載の方法。
- 上記回転床リアクタの回転速度は、50rpmから5000rpmに制御される、請求項8に記載の方法。
- 上記回転床リアクタの回転速度は、150rpmから2000rpmに制御される、請求項8に記載の方法。
- 上記第一処理装置および上記第二処理装置は、各々、
液相ストリームを受け取り、蓄えるための、ベンチュリリアクタの上部に位置する液相貯蔵タンクと、
供給部の上部が上記液相貯蔵タンク内に伸び、スリーブ構造を形成する、ベンチュリリアクタの中部に位置する直線反応管と、
上記直線反応管の排出部の下部が接続されている、ベンチュリリアクタの下部に位置するガス液体分離管と、
をそれぞれ含むベンチュリリアクタであり、
上記液相貯蔵タンクは、処理されるガスを受け取るための気相注入口が備えられており、上記気相注入口の位置は、上記直線反応管の上記供給部の上部注入口よりも高く、
上記液相貯蔵タンクの側壁上に、再循環された液体を受け取るための循環液注入口が備えられており、これにより、上記循環液注入口に入る液相ストリームは、最初に、液相貯蔵タンクにおける上記直線反応管の上記供給部の上記上部注入口よりも低くなっている空間に保存され、液体が上記供給部の上部注入口に達すると、液体がそれ以上に入ると溢れるので、直線反応管の内壁上に液体フィルムが形成されることによって、上記直線反応管の内壁上において材料の結晶が形成され詰まりが発生することが防止される、
請求項7〜10の何れか一項に記載の方法。 - 上記ベンチュリリアクタの直線反応管は、その管壁上に、処理液としての液相ストリームを受け取るための液相ストリーム注入口が備えられており、上記液相ストリーム注入口は、液相貯蔵タンクと上記直線反応管の接続部に隣接した位置に配置されており、ガス液体分離管は、気相排出口および液相排出口が備えられている、請求項7〜11の何れか一項に記載の方法。
- 上記ベンチュリリアクタの液相ストリーム注入口は、1〜10個の液相分配器に接続されており、当該液相分配器は、上記直線反応管の中心線に配置されており、上方から下方に吸収液を噴射することができる、請求項12に記載の方法。
- 上記ベンチュリリアクタの液相ストリーム注入口は、4〜6個の液相分配器に接続されており、当該液相分配器は、上記直線反応管の中心線に配置されており、上方から下方に吸収液を噴射することができる、請求項12に記載の方法。
- 上記ベンチュリリアクタの供給部の上端には、歯形溝が開設されており、当該歯形溝の構造は、扇形歯形溝、四角形歯形溝、および三角形歯形溝からなる群から選択される一種である、請求項12〜14の何れか一項に記載の方法。
- 第一処理装置として上記ベンチュリリアクタが使用される時、第一処理装置に再循環させる全ての又は一部のストリーム2は、上記第一処理装置の循環液注入口および吸収液注入口の各々を経由して第一処理装置に入り、循環液注入口を経由して第一処理装置に入るストリームと、吸収液注入口を経由して第一処理装置に入るストリームとの体積流量比は、1:6から1:2である、請求項12に記載の方法。
- 第一処理装置として上記ベンチュリリアクタが使用される時、第一処理装置に再循環させる全ての又は一部のストリーム2は、上記第一処理装置の循環液注入口および吸収液注入口の各々を経由して第一処理装置に入り、循環液注入口を経由して第一処理装置に入るストリームと、吸収液注入口を経由して第一処理装置に入るストリームとの体積流量比は、1:4から1:3である、請求項12に記載の方法。
- 第二処理装置として上記ベンチュリリアクタが使用される時、第二処理装置に再循環させるストリーム42は、第二処理装置の循環液注入口および吸収液注入口の各々を経由して第二処理装置に入り、循環液注入口を経由して第二処理装置に入るストリームと、吸収液注入口を経由して第二処理装置に入るストリームとの体積流量比は、1:6から1:2である、請求項12〜17の何れか一項に記載の方法。
- 第二処理装置として上記ベンチュリリアクタが使用される時、第二処理装置に再循環させるストリーム42は、第二処理装置の循環液注入口および吸収液注入口の各々を経由して第二処理装置に入り、循環液注入口を経由して第二処理装置に入るストリームと、吸収液注入口を経由して第二処理装置に入るストリームとの体積流量比は、1:4から1:3である、請求項12〜17の何れか一項に記載の方法。
- 上記第一処理装置および上記第二処理装置における処理温度は、70℃から100℃である、請求項1〜19の何れか一項に記載の方法。
- 上記第一処理装置および上記第二処理装置における処理温度は、80℃から95℃である、請求項1〜19の何れか一項に記載の方法。
- 上記第三処理装置および上記第四処理装置における処理温度は、60℃から90℃である、請求項1〜21の何れか一項に記載の方法。
- 上記第三処理装置および上記第四処理装置における処理温度は、65℃から80℃である、請求項1〜21の何れか一項に記載の方法。
- 酸性ガスを処理するための装置であって、
酸性ガスを受け取り処理することによって処理後に気相ストリーム1及び液相ストリーム2を得て、上記ストリーム2を、部分的にまたは完全に第一処理装置に再循環させる、第一処理装置と、
上記第一処理装置に接続され、第一処理装置からのストリーム1を処理することによって気相ストリーム3及び液相ストリーム4を得て、ストリーム4をストリーム41、ストリーム42及びストリーム43の3つのサブストリームに分離させ、そのうちのストリーム41を、上記酸性ガスを処理するために使用される処理液として、上記第一処理装置に戻し、上記ストリーム42を第二処理装置に再循環させる、第二処理装置と、
上記第二処理装置に接続され、上記第二処理装置からのストリーム3を処理することによって気相ストリーム5及び液相ストリーム6を得て、ストリーム6をストリーム61及びストリーム62の2つのサブストリームに分離させ、そのうちのストリーム61を処理剤と混合してから、上記ストリーム1を処理するために使用される処理液として、上記第二処理装置に戻し、上記ストリーム62を第三処理装置に再循環させる、第三処理装置と、
上記第二処理装置と第三処理装置にそれぞれ接続され、上記第二処理装置からのストリーム43を受け取り、上記ストリーム43を処理液として上記第三処理装置からのストリーム5を処理することによって気相ストリーム7及び液相ストリーム8を得て、ストリーム8をトリーム81およびストリーム82の2つのサブストリームに分離させ、そのうちのストリーム81を処理剤と混合してから、処理液として、上記第三処理装置に戻し、上記ストリーム82を第四処理装置に再循環させる、第四処理装置と、を含み、
上記処理剤はアルカリを含有する溶液である、装置。 - 上記第一処理装置、上記第二処理装置、上記第三処理装置、および上記第四処理装置は、各々独立に、気泡カラムリアクタ、充填カラムリアクタ、衝突流リアクタ、回転床リアクタ、およびベンチュリリアクタからなる群から選択される、請求項24に記載の装置。
- 上記第一処理装置および上記第二処理装置は、各々、ベンチュリリアクタであって、上記第三処理装置および上記第四処理装置は、各々、回転床リアクタである、請求項25に記載の装置。
- 上記ベンチュリリアクタは、
液相ストリームを受け取り、蓄えるための、ベンチュリリアクタの上部に位置する液相貯蔵タンクと、
供給部の上部が上記液相貯蔵タンク内に伸び、スリーブ構造を形成する、ベンチュリリアクタの中部に位置する直線反応管と、
上記直線反応管の排出部の下部が接続されている、ベンチュリリアクタの下部に位置するガス液体分離管と、
を備え、
上記液相貯蔵タンクは、処理されるガスを受け取るための気相注入口が備えられており、上記気相注入口の位置は、上記直線反応管の上記供給部の上部注入口よりも高く、
上記液相貯蔵タンクの側壁上に、再循環された液体を受け取るための循環液注入口が備えられており、これにより、上記循環液注入口に入る液相ストリームは、最初に、液相貯蔵タンクにおける上記直線反応管の上記供給部の上記上部注入口よりも低くなっている空間に保存され、液体が上記供給部の上部注入口に達すると、液体がそれ以上に入ると溢れるので、直線反応管の内壁上に液体フィルムが形成されることによって、上記直線反応管の内壁上において材料の結晶が形成され詰まりが発生することが防止される、
請求項25または26に記載の装置。 - 上記ベンチュリリアクタの上記直線反応管は、その管壁上に、処理液としての液相ストリームを受け取るための液相ストリーム注入口が備えられており、当該液相ストリーム注入口は、上記液相貯蔵タンクと上記直線反応管の接続部に隣接した位置に配置されており、上記ガス液体分離管は、気相排出口および液相排出口が備えられている、請求項27に記載の装置。
- 上記ベンチュリリアクタの上記液相ストリーム注入口は、1〜10個の液相分配器に接続されており、当該液相分配器は、上記直線反応管の中心線に配置されており、上方から下方に吸収液を噴射することができる、請求項28に記載の装置。
- 上記ベンチュリリアクタの液相ストリーム注入口は、4〜6個の液相分配器に接続されており、当該4〜6個の液相分配器は、上記直線反応管の中心線に配置されており、上方から下方に吸収液を噴射することができる、請求項28に記載の装置。
- 上記ベンチュリリアクタの上記供給部の上端には、歯形溝が開設されており、当該歯形溝の構造は、扇形歯形溝、四角形歯形溝、および三角形歯形溝からなる群から選択される一種である、請求項27〜30の何れか一項に記載の装置。
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