JP6923561B2 - 硫化水素含有流を処理するための設備及び方法 - Google Patents
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Description
2H2S+SO2→3S+2H2O DH298K=−234Kj/mol (式1)
2H2S+O2→2S+H2O DH298K=−531Kj/mol (式2)
2H2S+3O2→2SO2+2H2O DH298K=−1124Kj/mol(式3)
S+O2→SO2 DH298K=−297Kj/mol(式4)
2S+3O2→2SO3 DH298K=−882Kj/mol(式5)
1.酸素の貯蔵能力及び移動能力を有すること;
2.硫化水素の活性化を可能とすること;
3.実施条件下で、硫黄及び水を導き(H2S+Sol−O→S+H2O+Sol−R)、全酸化(H2S+Sol−O→SO2+H2O+Sol−R)(Sol−O及びSol−Rは、それぞれ酸化状態及び還元状態の固体反応剤を示す)を導かないこと;したがって、副産物の形成が好適に制限される。SO2の形成は、可能である限りは好適に制限されるが、出力流中のH2Sの代わりにSO2を有することが常に好ましい限りにおいて、許されないことはない。
4.酸素の貯蔵能力がO2での再酸化によって好適に再構築されること(式4)
を持つ固体反応剤を使用することからなる。
El1が、単独で又は任意の組み合わせで、以下:Bi、Co、Cu、Fe、Ir、Mo、Pb、Pd、Re、Rh、Ru、Sb、Vから選択される元素、及びこれらの元素の1つ又は複数を含む酸化物のうちの1つを含むか又はそれらからなり、
Ox1が、単独で又は任意の組み合わせで、Al、Ce、Ti、Mg、Si、Taから選択される元素、及びそれらの酸化物のうちの1つを含むか又はそれらからなる化学式を有する固体反応剤(触媒と称されることもある)、並びに、特に本発明に係る方法及び/又は装置における固体反応剤の使用に関する。
−図3に係る、硫化水素、及び任意選択で他のガス状化合物を含有するガス流;
−図4に係る、不活性ガス流;
−図5に係る、酸化剤を含有するガス流
を酸化反応器110に連続的に及び好ましくは繰り返して操作することができる。
−硫黄及び水への選択性並びにH2Sの活性化の方法を最適化するために複数の元素を組み合わせることで活性又は複合金属相の性質及び量を制御することにより、
−性質(酸化物、混合酸化物、ドープ酸化物)を変えることで酸化物又は担体からの酸素供給を制御することにより、
−方法の第2段階での酸素の寄与により硫黄及び触媒の全酸化を制御することにより、
最適化のための多くの余地を示す。
Claims (19)
- 反応:H2S+sol−O→sol−R+H2O+Sであって、式中、sol−O及びsol−Rがそれぞれ酸化形態及び還元形態の固体反応剤の成分を示す反応を実施する固体反応剤によって、硫化水素を、硫黄(S)と、水(H2O)とに酸化するための少なくとも1つのシステムと、還元状態で存在する固体反応剤を酸化剤で酸化するための少なくとも1つのシステムとを含む硫化水素処理設備であって、硫化水素を酸化するシステム及び固体反応剤を酸化するシステムが、硫化水素と固体反応剤の酸化剤とが接触しないように配置されている、設備であって、前記設備が、前記硫化水素を酸化するシステムへ向かう硫化水素含有流のための供給ダクトと、硫黄含有流の排出ダクトとを含む設備。
- 硫化水素と硫黄がガス状であることを特徴とする、請求項1に記載の設備。
- 硫化水素をガス状の硫黄に酸化するシステムの下流に、初期の硫黄含有流の硫黄の分離装置を含み、前記分離装置が、硫黄を液体又は固体形態に凝縮するための装置であることを特徴とする、請求項2に記載の設備。
- 硫化水素を硫黄に酸化するシステム(110、310、410)における硫化水素の入口(111、311、318)と、固体反応剤を酸化するシステム(110、310、410)へ向かう固体反応剤の酸化剤の入口(113、313、418)との間で切替わる1つ又は複数の装置(140、340、440)を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の設備。
- 硫化水素を硫黄に酸化するシステムが、酸化状態で存在する固体反応剤の存在下で硫化水素を酸化する反応器を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の設備。
- 固体反応剤を酸化するシステムが、ガス状の、少なくとも1つの酸化剤の供給源を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の設備。
- 固体反応剤を再利用するためのループを含み、前記ループが、酸化剤の存在下において還元状態で存在する固体反応剤を酸化するためのシステムと、酸化状態で存在する固体反応剤を還元するためのシステムとを含み、固体反応剤を還元するためのシステムがまた、酸化状態で存在する固体反応剤の存在下で、硫化水素を酸化するシステムを形成していることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の設備。
- 固体反応剤が、以下の化学式:El1−Ox1であって、式中、
El1が、単独で又は任意の組み合わせで、以下:Bi、Co、Cu、Fe、Ir、Mo、Pb、Pd、Re、Rh、Ru、Sb、Vから選択される元素、及びこれらの元素の1つ又は複数を含む酸化物のうちの1つを含むか又はそれらからなり、
Ox1が、単独で又は任意の組み合わせで、以下:Al、Ce、Ti、Mg、Si、Taから選択される元素、及びそれらの酸化物のうちの1つを含むか又はそれらからなる化学式を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の設備。 - 硫化水素含有流が、炭化水素を含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の設備。
- 硫化水素を硫黄に酸化するシステムを形成する第1反応器と、固体反応剤を酸化するシステムを形成する第2反応器とを含み、前記第1反応器が硫化水素を硫黄に酸化するためのシステムを形成している場合は前記第1反応器には硫化水素含有流が供給され、前記第2反応器が固体反応剤を酸化するシステムを形成している場合は前記第2反応器には少なくとも1つの酸化剤を含有する流が供給され、固体反応剤が、還元状態では前記第1反応器から前記第2反応器まで循環し、酸化状態では前記第2反応器から前記第1反応器まで循環していることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の設備。
- 硫化水素を硫黄に酸化するシステムの形成及び固体反応剤を酸化するシステムの形成を交互に行う少なくとも1つの酸化反応器(110)を含み、前記酸化反応器(110)が硫化水素を硫黄に酸化するシステムを形成している場合は硫化水素含有流(111)が、前記酸化反応器(110)が固体反応剤を酸化するシステムを形成している場合は少なくとも1つの酸化剤を含有する流(113)が交互に前記酸化反応器(110)に供給され、固体反応剤が前記酸化反応器(110)内に固定されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の設備。
- 少なくとも2つの反応器(310、410)を含み、それぞれが、硫化水素を硫黄に酸化するシステム及び固体反応剤を酸化するシステムを交互にかつ反対に形成しており、第1反応器(310)には、(i)前記第1反応器(310)が硫化水素を硫黄に酸化するシステムを形成している場合は硫化水素含有流(311)が、又は(ii)前記第1反応器(310)が固体反応剤を酸化するシステムを形成している場合は少なくとも1つの酸化剤を含有する流(313)が交互に供給され、第2反応器(410)には、(i)前記第2反応器(410)が硫化水素を硫黄に酸化するシステムを形成し、前記第1反応器(310)が固体反応剤を酸化するシステムを形成している場合は硫化水素含有流(311)が、又は(ii)前記第2反応器(410)が固体反応剤を酸化するシステムを形成し、前記第1反応器(310)が硫化水素を硫黄に酸化するシステムを形成している場合は少なくとも1つの酸化剤を含有する流(313)が交互に供給され、固体反応剤が前記第1反応器(310)及び前記第2反応器(410)内に固定されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の設備。
- 少なくとも1つの硫化水素含有流を処理するための方法であって、反応:H2S+sol−O→sol−R+H2O+Sであって、式中、sol−O及びsol−Rがそれぞれ酸化形態及び還元形態の固体反応剤の成分を示す反応を実施することで、硫化水素の酸化中に還元される酸化状態の固体反応剤の存在下において、硫化水素を硫黄と水とに酸化する工程と、少なくとも1つの酸化剤により還元状態で存在する固体反応剤を酸化して、酸化状態の固体反応剤を得る工程とを、交互に行うことを含み、硫化水素の酸化が、固体反応剤の酸化剤の非存在下で行われ、硫化水素を酸化することで硫黄含有流を得ることを含む、方法。
- 硫化水素の酸化が、硫化水素の硫黄酸化物への完全酸化を制限する条件下で行われることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 硫化水素の酸化が、120〜250℃の温度で行われる、請求項13〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 硫化水素含有流がある硫化水素濃度を有し、前記硫化水素濃度の化学量論的な硫黄及び水への変換が爆発性範囲で硫化水素及び酸素を含む混合物を要することを特徴とする、請求項13〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 硫化水素の酸化が、90%超の硫黄生成についての選択性を有することを特徴とする、請求項13〜16のいずれか1項に記載の方法。
- 硫化水素の酸化が、50%超の硫黄への変換率を有することを特徴とする、請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項13〜18のいずれか1項に記載の方法を実施する設備。
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