JPH01503307A - 主としてメタンからなりh2s及びc2以上の炭化水素も含む気体混合物の選択的脱硫及びガソリン除去を極低温で同時に行う方法 - Google Patents
主としてメタンからなりh2s及びc2以上の炭化水素も含む気体混合物の選択的脱硫及びガソリン除去を極低温で同時に行う方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
主としてメタンからなりH2S及びC2以上の炭化水素も含む気体混合物の選択
的脱硫及びガソリン除去を極低温で同時に行う方法
本発明は、主としてメタンからなり、E、S及びC2以上の炭化水素も含み、場
合によっては不活性ガス、H2O、C02、COS及びメルカプタンのうち1種
類以上の化合物も含む0.58Paより大きい絶対圧力下の気体混合物の選択的
脱硫及びガソリン除去を、極低温で同時に行う方法に係わる。この本発明の方法
は、前記タイプの気体混合物を下=己の3つの成分に直接分離せしめるニ
ー 主としてメタンからなり、H2S分圧が65Piより小さく、処理すべき気
体混合物がH,S以外にCO3及び/又はメタンを含んでいる場合には260P
aより小さい硫黄含有化合物総分圧を有する処理済みガス。
−処理すべき気体混合物中に存在するC2以上の炭化水素の80モル%以上を含
む重質炭化水素留分。
−程度の差はあれかなり大量の酸性化合物C02、CO5及びメルカプタンと混
合されていることもあるH、Sからなる酸性ガス流、この酸性ガス流は、処理す
べき気体混合物中に前記化合物が存在している場合には、メタン当量で表してH
,S及び他の酸性化合物の5モル%未満の炭化水素と、処理すべき気体混合物中
に含まれたH2Sの80%以上とを含み、且つ処理すべき気体混合物より大きい
a、s:co、モル比を有する。
種々の天然ガスによって代表されるような前述のごとき気体混合物の処理に使用
される工業的方法は多数知られている。これらの方法は、脱酸性化(d&5ac
idification)、即ちH,S及び他の酸性ガスを除去する操作と、ガ
ソリン除去(dagazo l inage)、即ち前記気体混合物がら例えば
C,以上の重質炭化水素を分離する操作とを含み、前記気体混合物を前述のごと
き3つの成分に分別せしめる。前記脱酸性化及びガソリン除去操作は通常別個に
行われ、処理すべき気体混合物に関して実施される一連の操作の一部分をなす、
これら一連の操作は主として、酸性ガスの除去、乾燥、分子篩のような適当な固
体への水の吸着、天然ガス液体留分を得るための溶媒による抽出と任意に組合わ
せられる−30”C〜−90℃での極低温蒸留による分離、並びに処理されたガ
スを通常はガス販売網に供給すべく室温まで再加熱する操作を含む、 前記精成
成分を含む天然ガスタイプ気体混合物の前述のごとき処理法では、天然ガス液体
留分の製造の時だけ気体混合物の温度を低下させる必要があり、その他の操作は
そのような低温では行われない。
このタイプの処理法は、互いに極めて異なる原理に基づき且つ様々な温度で実施
される複数の操作を逐次的に実施する上で大きな問題がある。温度統一の可能性
が殆どないため、処理コストがエネルギー面でも投資面て゛も極めて高い、また
、一般的に前記処理法の第1ステツプに相当し且つ通常は、H2Sに関して選択
的又は非選択的であり且つ再生可能な酸性気体化合物の溶媒、例えばアルカノー
ルアミンもしくは炭酸カリウムの水溶液又は有機溶媒を用いて向流で処理用(処
理すべき)気体混合物を洗浄する操作からなる酸性ガス化合物除去ステップにお
いても、処理すべき気体混合物がC7以上の炭化水素を含んでいると、その量が
十分に少ない場合も前記溶媒の選択範囲が限定される。
冥際、工業的に入手でき且つH2Sの他にCO2、CO3のような酸性化合物及
びメルカプタンを効果的に溶解できる有機溶媒、例えば炭酸プロピレン、メタノ
ール、N−メチルピロリドン、エチレングリコールもしくはC1〜C1□のポリ
エチレングリコールのジメチルエーテルのような有機溶媒は、処理すべき気体混
合物の前H2炭化水素含量が極めて微iである時にしか使用できない、そうて゛
ない場合に使用すると、C2以上の炭化水素の多くが有機溶媒に吸収されて、溶
媒再生時に発生するH2S含有酸性ガス流中に含まれることになり、その結果、
一般的に行われているように前記酸性ガスを硫黄工場で使用した時に、工場の機
能に支障が生じる。
従って、アミン特にアルカノールアミン又は炭酸カリウムの水溶液からなる溶媒
を使用し有機溶媒を使用するのは避けた方が好ましい。
天然ガスタイプの気体混合物の処理法としては、気体混合物中に含まれる酸性ガ
スの除去と、気体炭化水素及び液体炭化水素の製造とを同時に行うものも知られ
ている。このタイプの処理法はRYAN−HOLMESの方法と称し、J、RY
AN及びF、5CHAFFERTによってCHEMICAL ENにINEER
ING PRO(:RESS。
1984年10月、53〜56ページに記載されている。この種の方法では、処
理すべき天然ガスを通常の方法で脱水し且つ冷凍した後で、3つ又は4つの連続
的操作ステップで実施される低温蒸留にかける。この蒸留操作を3つのステップ
で行う場合には、第1カラム(メタン除去カラム(dl!mMthan 1se
ur))で、頭部に04以上の炭化水素の液体フラクションからなる添加物を注
入しながら、前記脱水冷凍天然ガスな、メタン及びより軽質の化合物を含む気相
と、C1以上の炭化水素及び酸性ガスを含む液体フラクションとに分離する0次
いで、第2カラム(エタン除去カラム(d!−1!tbaniseur))で、
やはり前記添加物を適量導入しながら、前記液体フラクションを、CO2からな
る上方フラクションと、02以上の炭化水素及びH2Se含む下方フラクション
とに分離する。前記下方フラクションは更に第3カラムで、H,S含有C2〜C
1炭化水素液体留分かちなる上方フラクションと、C6以上の炭化水素液体留分
からなる下方フラクションとに分離する。この下方フラクションは、処理用天然
ガス中に存在するブタン及び高級炭化水素の大部分を含み、この下方フラクショ
ンがら適量が採取されて、第1及び第2カラムに注入する添加物として使用され
る。このような添加物を使用するとメタン除去カラムの頭部でのCO2の結晶化
が回避され、エタン及びC02の間で形成される共沸状態が確実に破壊され、こ
れらの化合物がエタン除去カラム内で容易に分離されるようになる0次いで、H
2S含有C2〜C1炭化水素液体留分をアミン水溶液で洗浄すれば、C2〜C1
炭化水素精製液体留分と、Fl、Sの他に場合によってはCO□も含み、CLA
US装置での硫黄製造に使用できる酸性ガス流が得られる。
この種の方法では、メタン除去カラムの頭部でのCO2の結晶化を回避し且つエ
タン除去カラムでエタン及び002間の共沸状態を破壊するために添加物を使用
しなければならないため、操作の実施がより複雑であり、従って費用も高くつく
。
天然ガスに含まれる酸性ガス特にH2Sは、一般的に−10”C未満の操作温度
でメタノールのような溶媒によって洗浄すれば除去できることも知られている。
特に、文献FR−A−2550956には、このタイプの方法であって、低温メ
タノールによる天然ガスの洗浄を複数の洗浄ゾーンで行う方法が開示されている
。これらの洗浄ゾーンは直列に配置され、その中の操作温度は上流から下流へと
各ゾーン毎に優先的に低下していく。処理すべき天然ガスは第1ゾーンの入口に
導入され、各ゾーンを顆次通過し、酸性ガス濃度が大幅に減少した状態で最終ゾ
ーンがら流出する。一方、低温メタノールは各ゾーン毎に注入され、対応ゾーン
の出口で天されるメタノールは、対応ゾーンのすぐ下流のゾーンの出口で分離さ
れた使用済みメタノールであり、第1ゾーンがら分離されたメタノールは再生後
に最終ゾーンに供給される。天然ガスは、メタノールでの洗浄処理の前に、特に
成る程度の量の酸性ガスを除去する目的で、透過による精製処理にかけることが
でき、メタノールで洗浄した後の天然ガス、即ちH2Sを殆ど含まない天然ガス
は液化処理にかけることができる。精製天然ガスは通常のガソリン除去処理にも
かけ得るが、前記文献にはこの処理に関する記述が全くない、この文献にはまた
、溶媒の再生によって生じる酸性ガスの炭化水素含量も明記されていない。周知
のように前記濃度は、前記酸性ガスを処理する硫黄工場の良好な機能に係わる重
要な要素の1つである。
本発明は、天然ガスタイプの気体混合物、即ち主としてメタンからなり、H2S
及び02以上の炭化水素も含み、場合によっては不活性ガス、H2O、CO2、
CO3及びメルカプタンのうちの1つ以上の気体化合物も含み、且つ0.58P
aより大きい絶対圧力下にある気体混合物の選択的脱硫及びガソリン除去処理を
極低温で同時に実施する方法を提案する。この方法は、気体混合物を前述のごと
き3つの成分、即ち主としてメタンからなる処理済みガスと、重質炭化水素液体
留分と、H2S含有酸性ガス流とに分離するという目的を、公知の方法より簡単
に且つ低コストで達成せしめる。
本発明の方法は、前述のごとき気体混合物を洗浄ゾーンで下記のごとき溶媒、即
ち)12S、 COS及びメルカプタンを優先的に溶解し、CO2は一部分だけ
溶解し、大気圧での沸点が40℃より高<、−40℃での粘度がO,iPa、s
より小さい溶媒と接触させ、且つH2S及びその他の化合物を吸収した前記溶媒
の再生を行うタイプの方法であり、前記気体混合物及び溶媒の接触操作を十分に
低い温度で、且つ処理用気体混合物及び溶媒の質量流量比並びに洗浄用理論段数
を、主としてメタンからなりH,S分圧が65Paより小さく、処理すべき気体
混合物がCOS及び/又はメルカプタンも含んでいる場合には260Paより小
さい硫黄含有化合物総合分圧を有する処理済ガスと、H,S及びその他の吸収化
合物を高濃度で含む溶媒並びに処理用気体混合物中に存在するC2以上の炭化水
素の80モル%以上に相当する凝縮炭化水素フラクションからなるリッチ溶媒(
solvant riche)と称する液相とが形成されるように選択して行い
、前記リッチ溶媒を少なくとも部分的なメタン除去処理にかけて、メタン濃度の
低下したメタン除去リッチ溶媒と称する液相とメタン濃度の高い気相とを形成し
、この気相を前記溶媒と接触させる前の処理用気体混合物に任意に合体させ、前
記メタン除去リッチ酸性化合物B2Sの他に溶媒中に溶解したcos、 co、
及びメルカプタンも任意に含み且つ炭化水素含量がメタン当量て′表して熔解酸
性化合物量の5モル%より低い精製リッチ溶媒と称する下方液体フラクションと
、メタン除去リッチ溶媒中に存在していた炭化水素の残りからなる重質炭化水素
第1留分と称する上方液体フラクションとを形成し、前記重質炭化水素第1留分
を前記精製リッチ溶媒から分離し、前記精製リッチ溶媒を再生処理にかけて、H
,Sの殆ど全部と精製リッチ溶媒中に任急に存在する他の酸性化合物とを含むと
共にメタン当量で表して肌着酸性化合物の5モル%未満の炭化水素を含む酸性カ
ス流と再生溶媒とを形成し、この再生溶媒を洗浄ゾーン方向に再循環させること
と特徴とする。
本発明では、「メタン当量(&quivalent methane)」とは、
当該炭化水素分子中の炭素原子数と同じだけの、炭素原子を1つだけ含む疑分子
(pseudo−molecules)を示す。
H2S並びに他の化合g cos及びメルカプタンを吸収するために処理用気体
混合物と接触させる前述のごとき溶媒は、0.05Pa、s未満の粘度を有する
のが好ましい。
本発明で使用する前記溶媒はI]、Sに関して選択的な溶媒、即ちH,Sと前述
のごとき他の硫黄含有化合物とを吸収する能力が002を吸収する能力より実質
的に大きく、従って溶媒再生時に発生する酸性ガス流中のH,S及び他の硫黄含
有化合物対CO2のモル比を処理すべき気体混合物中での同モル比より大きくす
るような溶媒である。
本発明で使用する前記溶媒は特に、無水形態又は水との混合物の形態で使用され
る1種類以上の液体吸収剤からなり得る。これら1種類以上の溶媒は、下記の式
で示されるアミン、
下記の式
で示されるアルデヒド、
下記の式
で示されるアセタール、
で示されるエステル、
C1〜C4のアルカノール、
式C1,0−ゴ2H4Cn−べR3のジエーテル、式R10−C,H4−0−C
2)1.−ORのジエーテルアルコール、及び炭酸プロピレンの中から選択され
る。但し、前記式中R3及びR3は互いに同じか又は異なり、水素原子又はC1
もしくはC2のアルキル基と表し、R1はC5もしくはC1のアルキルであり、
R1及びR5は互いに同じか又は異なり、01〜C2のアルキル基を表し、R6
は02〜C1のアルキル基又は基−%−C2H、0−+−R、[式中RsはC1
もしくはCtのフルキ)IyMを表し、nは1もしくは2に等しいコ、R5はC
1もしくはC2のアルキル基又は基−7−c2H40丹T吐、であり、R9はC
ユ〜C1のアルキル基であり、Pは2〜4の整数て゛ある。
前記の諸式に対応する液体有機吸収剤の非限定的具体例としては、N、N−ジメ
チルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド、ジメトキシメタン、ジェト
キシメタン、1,1−ジメトキシエタン、メタノール、エタノール、エチレング
リコールのジメチルエーテル、ジエチレングリコールのジメチルエーテル、エチ
レングリコールのモノメチルエーテル、ブチロラクトン、プロピオラクトン及び
炭酸プロピレンが挙げられる。
洗浄ゾーンで処理用気体温物を溶媒と接触させる温度は0°C〜−45℃が好ま
しい。
洗浄ゾーンは1つ以上の洗浄カラムがらなり、有利には各カラムが約10段以上
、好ましくは20F1以上の洗浄用理論段(!take theorique)
を含む。これらのカラムは例えばプレート塔タイプ又は充填塔タイプである。各
洗浄カラム内の温度は、当該カラムの1つ以上の地点でそのカラム内の流体媒質
と冷却用流体との間に生じる間接的熱交換によって、好ましくは:!:5℃の誤
差内て゛維持すると有利である。
本発明の方法の特定実施S様の1つでは、処理すべき気体混合物を溶媒と接触さ
せる前にO℃〜−30℃の温度まで冷却して、主にC0以上の炭化水素及びH,
Sを含む凝m物(eondensats)と称する液相と、予処理気体混合物と
称する気相とを形成し、次いて前記予処理気体混合物を洗浄ゾーンで溶媒と接触
させ、前記洗浄ゾーンから出た溶媒を前記冷却ステップの結果生じた凝縮物と一
緒にしてリッチ溶媒を形成し、このリッチ溶媒をメタン除去処理にかける。
本発明の方法の別の特定実施態様では、処理すべき気体混合物を溶媒と接触させ
る前にO′C〜−30℃の温度まで冷却して、主にC5以上の炭化水素及びH2
Sを含むWla物と称する液相と、予処理気体混合物と称する気相とを形成し、
次いで前記予処理気体混合物を洗浄ゾーンで溶媒と接触させ、前記洗浄ゾーンか
ら出た溶媒からなる液相と、前記冷却ステップの結果生した凝縮物からなる液相
とと夫々別個にメタン除去処理し、これら別個のメタン処理にかけた後の溶媒及
び凝縮物を一緒にしてメタン除去リッチ溶媒を形成する。メタン除去処理時に生
じる気相は別個に又は混合して、冷却段の上流の処理用気体混合物方向に再循環
させるのが好ましい。
リッチ溶媒及び凝縮物に適用するメタン除去処理は2つのステップで実施すると
有利である。即ち、第1ステツプで、メタン除去処理すべき流体つまりリッチ溶
媒もしくは凝縮物を、当該流体中に溶解したメタンの多くを放出させるのに適し
た中間圧力まで膨張させる第1膨張(d6tente)処理にかけて第1の高メ
タン濃度ガスとメタン予除去流体とを形成し、第2ステツプで、前記メタン子除
去流体を第2膨張処理にかけ次いで蒸留処理して、第2の高メタ〉′濃度ガスと
メタン除去流体とを形成するのである。第2の高メタン濃度ガスは第1の高メタ
ン濃度ガスの圧力まで圧縮し、次いで第1の高メタン濃度ガスと混合してメタン
濃度の高い気相を形成する。この気相は任意に処理用気体混合物方向へ再循環さ
せる。メタン除去処理の第2ステツプでは、第2膨張処理に続く蒸留処理を、溶
媒と接触する前又は冷却する前に処理用気体混合物から採収した前記気体混合物
の少なくとも一部分からなる流体、又は再生溶媒の一部分からなる流体を用いて
、直列に配置された少なくとも2つの再沸騰ゾーンで再沸騰させることにより実
施するのが好ましい。
前記溶媒の相互部分的混合な生起させるために、該溶媒をメタン除去リッチ溶媒
の温度より低い温度に冷却する時の冷却温度は、−25℃〜−80”Cが有利で
ある。
精製リッチ溶媒の再生は、液体中に溶解した気体化合物を放出させることができ
る任意の処理法、例えば膨張及び7/又は蒸留によって実施し得る。精製リッチ
溶媒の再生処理は特に、精製リッチ溶媒を100KPaより大きい圧力、好まし
くは150KPa〜300KPaの圧力まで膨張させ、次いで前記膨張溶媒を少
なくとも1回の部分的蒸発処理にかけて、少なくとも1つの酸性ガスフラクショ
ンと、温度が少なくと60℃に等しく圧力が前記膨張溶媒より小さくて少なくと
も100KPaに等しい半再生溶媒とを形成する部分的再生ステップ、並びに主
に再沸騰を使用する蒸留によって前記半再生溶媒を完全に再生し、酸性ガスフラ
クションと再生溶媒とを形成する完全再生ステップを含み得る。前記再生溶媒は
適当に冷却した後で洗浄ゾーン方向に再循環させ、種々の酸性ガスフラクション
は合体させて酸性ガス流にする。この酸性ガス流の炭化水素濃度は、メタン当量
で表して、酸性化合物の5モル%より低い。
精製リッチ溶媒の部分的再生ステップでは、膨張溶媒の部分的蒸発処理を次のよ
うに実施すると有利である。即ち、先ず前記溶媒を第1の部分的蒸発処理にかけ
て、第1の酸性ガスフラクションと、温度が0℃より低い第10液相とと形成し
、次いで前記第1の液相を第2の部分的蒸発処理にかけて、第2の酸性ガスフラ
クションと、温度が0℃以上であり且つ圧力が膨張溶媒より小さくて少なくとも
100KPaに等しい第2の液相とを形成する。前記第2の液相は半再生溶媒と
して完全再生ステップで処理し、第1の酸性ガスフラクションは0℃以上の温度
まで加熱した後で第2の酸性ガスフラクション及び半再生溶媒の完全再生処理の
結果生じる酸性ガスフラクションと合体させて、炭化水素含量がメタン当量で表
して酸性化合物の5モル%未満である酸性ガス流を形成する。
蒸留による半再生溶媒の完全再生処理は、複数の理論段を含み、再生された溶媒
が底部から排出されるようになっているカラムを用いて実施する。
この場合、半再生溶媒は2つの流れに分離し得る。一方の流れは蒸留カラムの頭
部プレートに送り、もう一方の流れは、カラムから排出された再生溶媒で向流式
に再加熱した後で、カラムの中間理論段レベルに導入する。
精製リッチ溶媒は再生前に、炭化水素を除去するための補足的処理にかけてもよ
い、この処理は、好ましくは4つ以上の抽出用理論段を含む第1液体−液体抽出
ゾーンで、主にn−ペンタンより大きい分子質量をもつ炭化水素からなる抽出剤
に前記溶媒を接触させて前記精製リッチ溶媒から第2の炭化水素液体留分を分離
し、この第2留分を第1の重質炭化水素留分と合体させ、このようにして形成さ
れた混合物を加熱し且つ蒸留処理して、処理用気体混合物中に存在するC1以上
の炭化水素の80モル%以上を含む重質炭化水素留分を形成し、前記抽出剤を回
収してその大部分を、メタン除去リッチ溶媒の相互部分混合発生時の温度とほぼ
同じ温度まで冷却した後で、第1液体−液体抽出ゾーン方向に再循環させること
からなる。
有利には、洗浄ゾーンから流出した処理済みガスを少なくとも15℃だけ冷却し
て冷却処理済みガスと液体留分とを形成し、この液体留分をリッチ溶媒と混合し
てメタン除去処理にかける。前記冷却処理済みガスは、第1抽出ゾーンで使用さ
れなかった分の抽出剤を用いて補足的抽出ゾーンで補足的抽出処理にかけ、純度
のより高い処理済みガスと液体フラクションとを形成するようにしてもよい、前
記液体フラクションは第1及び第2炭化水素留分の混合物の蒸留に使用すべく再
循環させる。
総ての処理の前に、処理用気体混合物を蒸留による乾燥及びペンゾール除去(d
&benzolage)操作にかけ且つ無水溶媒と接触させて、芳香族炭化水素
特にベンゼンの含量が0.1重量%未満の乾燥気体混合物と、処理用気体混合物
中に存在する芳香族炭化水素の大部分並びに水含有溶媒からなる液体を含む炭化
水素留分とを形成するようにしてもよい。
本発明をより明らかにすべく、以下に添付図面第1I2!から第4図に簡単に示
した装置を用いる本発明の3つの実施態様を説明する。
図面の簡単な説明
第1図では、導管1を介して供給された処理用気体混合物が冷却ゾーン2で例え
ば0℃〜−30℃の温度に冷却され、分離器2a内で、主にC5以上の炭化水素
及びI(2Sを含み導管4を介して当該分離器の底部から排出されることになる
凝縮物と称する液相と、導管3を介して分離器の頭部から排出される予処理気体
混合物と称する気相とに分離される。前記予処理気体混合物は、少なくとも20
個の洗浄用理論段を含むのが好ましい洗浄カラム5の下方部分に導入され、この
カラム内で、導管6を介してカラム5の上方部分に注入された溶媒と向流式に接
触する。この接触は例えば0℃〜−45℃の温度で実施される。カラム50頭部
では、主にメタンからなりH2S濃度は低下した処理済みガスが導管7を介して
回収され、該カラムの底部では!(2S及び他の吸収化合物を高濃度で含む溶媒
からなる液相が導管8を介して排出される。
前記液相は導管9a内で、導管4を介して分離器2aから排出された′a縮物と
合体し、リッチ溶媒と称する液相を構成する。ゾーン2での冷却処理のfi終湿
温度O℃〜−30℃の範囲で選択し、カラムS内での予処理気体混合物と溶媒と
の接触は0℃〜−45℃の範囲の十分に低い温度て゛実施する。また、処理用気
体混合物及び溶媒の質量流量比(rapport desdebits mas
siques)は、カラム5の頭部で導管7を介して回収される処理済みガスが
65Paより低いH2S分圧を有し、処理すべき気体混合物がH2S以外にCO
3及び/又はメルカプタンを含んでいる場合には260Paより小さい硫黄含有
化合物総分圧を有するように、且つ導管9aを通るリッチ溶媒が処理すべき気体
混合物中に存在するC2以上の炭化水素の80モル%以上を含むように選択する
。
導管9aを流れるリッチ溶媒は、再沸騰式蒸留カラムからなるメタン除去カラム
9の上方部分に導入され、このカラム内でメタン濃度の高い気相とメタン濃度の
低いメタン除去リッチ溶媒と称する液相とに分別され、前記気相は導管10を介
してカラム9の頭部から排出され、前E液相は導管11を介して前記カラムの底
部から排出される。前記メタン除去リッチ溶媒は冷却ゾーン12に送られ、そこ
で例えば−25℃〜−80°Cの範囲にあり且つ洗浄ゾーン5内の温度より十分
に低い温度に冷却される。その結果、前記メタン除去リッチ溶媒の相互部分的混
合が生じるため、該溶媒が分離器12a内で分離して、下方液体フラクションが
導管14を介して分離器から排出されると共に、上方液体フラクションが導管1
3を介して分離器12aから排出される。前記下方液体フラクションは精製リッ
チ溶媒と称し、酸性化合物H,Sの他に溶媒に溶解したCO,、CO8及びメル
カプタンを任急に含み、且つ炭化水素をメタン当量て表して前記酸性化合物の5
モル%未満含む。また、前記上方液体フラクションは重質第1炭化水素留分と称
し、メタン除去リッチ溶媒中に存在していた炭化水素の残りで福成され、処理用
気体混合物中に含まれたC2以上の炭化水素の80モル%以上を含む。
精製リッチ溶媒は次いで闇張弁15を通過することによって100KPaを超え
る圧力、好ましくは150KPa〜300KPaの圧力まで膨張し、膨張した溶
媒は再加熱器16な通りそこで部分的蒸発処理にかけられる。この蒸発処理の結
果生じた流体は分離器16aに送られ、その結果前記分離器の頭部がち導管17
を介してM性ガスフラクションが排出され、底部がらは導管18を介して半再生
溶媒と称する液体が排出される。
精製リッチ溶媒を部分的に再生するための精製リッチ溶媒の膨張処理及び膨張溶
媒の部分的蒸発処理は、温度がO’C以上であり且つ圧力が膨張溶媒の圧力より
小さくて100KPa以上であるような半再生溶媒が得られるように実施する。
導管18を通る半再生溶媒は再沸騰式蒸留カラムの上方部分に導入され、このカ
ラム内で完全に再生される。前記半再生溶媒は前記カラム20内で蒸留により酸
性ガスフラクションと再生溶媒とに分離され、前記酸性ガスフラクションは導管
19を介してカラムの頭部から排出され、前記再生溶媒は導管21を介してカラ
ムの底部から流出する。この再生溶媒は、冷却ゾーン22で適当な温度に冷却さ
れた後で、導管6を介して洗浄カラム5に再び導入される。
導管17を介して分離器16aの頭部から排出された酸性ガスフラクション及び
導管19を介してカラム2oがち排出された酸性ガスフラクションは互いに合流
して酸性ガス流を福成する。このガス流の炭化水素含量はメタン当量で表して酸
性化合物の5モル%未満である。
導管7を介して洗浄ゾーン5内の温度で回収した処理済みガスは、再加熱した後
で、又は必要に応じて1つ以上の補足的処理、例えば該ガス中に依然として存在
し得るCO□を回収するための適当な溶媒での洗浄又は02〜C5炭化水素を回
収するためのターボエキスパンダーでの処理にかけた後で、供給網に送り得る。
尚、処理済みガスがら分離されて回収された前記炭化水素は、導管13を介して
分離器12aから排出された重質炭化水素留分と合流する。
第2区では、処理すべき気体混合物が導管1を介して導入され、冷却ゾーン2で
例えばO℃〜−30°Cの温度に冷却され、分離器2a内で、主にC7以上の炭
化水素及びH,Sを含み導管4を介して当該分離器の底部から排出されることに
なる凝縮物と称する液相と、導管3を介して分離器の頭部から流出する予処理気
体混合物と称する気相とに分にされる。前記予処理気体混合物は、少なくとも2
0個の洗浄用理論段を含むのが好ましい洗浄カラム5の下方部分に導入され、こ
のカラム内で、導管6を介してカラム5の下方部分に注入された溶媒と向流式に
接触する。この接触は例えばO”C〜−45℃の温度で実施される。カラム5の
頭部では、主にメタンからなりH,S濃度は低下した処理済みガスが導管64を
介して回収され、該カラムの底部ではH,S及び他の吸収化合物を高濃度で含む
溶媒からなる液相が導管Sを介して排出される。導管64を流れる処理済みガス
は冷却ゾーン55で少なくとも15℃だけ冷却され、次いで分離器56内に流入
し、そこでゾーン55での補足的冷却に起因して気相と液相とに分離される。前
記気相は導管7を介して分離器56の頭部から回収され、前記液相は導管57を
介して分離器の底部がら排出される。導管8を介してカラム5から排出されるH
、S及び他の酸性化合物の濃度が高い溶媒、並びに導管4を介して分離器2aか
ら排出される凝縮物は互いに合流してリッチ溶媒と称する液相を福成し、この液
相に分離器56がら排出された液体留分が導管57を介して加えられ、このよう
にして形成された混合物が導管9aを流れる。ゾーン2での冷却処理の最終温度
はO℃〜−30℃の範囲で選択し、カラム5内での予処理気体混合物と溶媒との
接触は0℃〜〜45℃の範囲の十分に低い温度で実施する。また、処理用気体混
合物及び溶媒の@*流量比は、導管64を介してカラム5の頭部で回収される処
理済みガスが65Paより小さいH2S分圧を有し、処理すべき気体混合物がH
,S以外にCO5及び/又はメルカプタンを含んでいる場合には260Paより
小さい硫黄含有化合物総合分圧を有するように、且つ導管9aを通るリッチ;S
媒が処理用気体混合物中に存在するC1以上の炭化水素の80モル%以上を含む
ように選択する。カラム5はその中の流体媒質、即ち溶媒と処理すべきガスとの
混合物が通る冷却器61を2つ含み、前記媒質がこれらの冷却器を介して冷却流
体と間接的に熱交換するため、吸収による該媒質の温度上昇が制限され、カラム
内の温度プロフィルが±5℃の誤差内で均一になる。
導管9aを流れるリッチ溶媒は膨張フラスコ29の上方部分に導入され、そこで
該リッチ溶媒中に溶解したメタンの多くを放出せしめる中間圧力まで膨張し、そ
の結果第1の高メタン濃度ガスとメタン予除去リッチ溶媒とが形成される。
前記第1の高メタン濃度ガスは導管34を介してフラスコ29の頭部から排出さ
れ、前記メタン予除去リッチ溶媒は導管35を介してフラスコ29の底部から流
出する。
前記メタン子除去リッチ溶媒は第2の膨頭処理にかけ、更に蒸留カラム9で蒸留
処理する。この蒸留処理は、処理すべき気体混合物の少なくとも一部分又は再生
溶媒の少なくとも一部分からなる再沸H、H体31を用いて、2つの直列に配置
された再沸騰器30a及び30b内で再沸胱30を行い、その結果、導管32を
介してカラム9の頭部から排出される第2の高メタン濃度ガスと、導管11を介
してカラム9の底部から排出されるメタン濃度の低下したメタン除去リッチ溶媒
と称する液相とが形成されるようにすることからなる。導管32を流れる前記第
2の高メタン濃度ガスは圧縮器33に送られ、その結果導管34を流れる第1の
高メタン濃度ガスとほぼ同じ圧力で導管36を介して該圧縮器から排出される。
これら2つの高メタン濃度ガスは導管10内で混合され、この混合物からなる気
相は圧縮器23を通り、導管1を介して導入される処理用気体混合物方向へ送ら
れて再使用される。
前記メタン除去リッチ溶媒は冷却ゾーン12に送られ、そこで例えば−25℃〜
−80℃の範囲内にあり且つ洗浄ゾーン5内の温度より十分に低い温度に冷却さ
れる。その結果前記メタン除去リッチ溶媒の相互部分的混合が生じるため、該溶
媒が分離器12a内て゛下方液体フラクションと上方液体フラクションとに分離
される。前記下方液体フラクションは予精製溶媒と称し、酸性化合物H,Sの他
にすら合によってはC02、CO8及びメルカプタンも含み、更に炭化水素も少
量含む溶液からなり、導管38を介して分離器から排出される。
また、前記上方液体フラクションは重質第1炭化水素留分と称し、導管37を介
して分離器12aから排出される。前記予精製溶媒は、抽出用理論段を4つ以上
含む第1液体−液体抽出ゾーン39の上方部分に導入され、そこで導管40を介
してゾーン39の下方部分に導入された抽出剤と向流式に接触する。
前記抽出剤は主として、n−ペンタンより大きい分子質量をもつ炭化水素からな
る。この抽出処理によって、炭化水素の第2液体留分と精製リッチ溶媒とが形成
され、前記第2液体留分は導管62を介して抽出ゾーン39から排出され、前記
精製リッチ溶媒は導管14を介してゾーン39から排出される。この精製リッチ
溶媒は酸性化合物H,Sの他にCO2、COS及びメルカプタンを溶解した状態
で任意に含み、且つ炭化水素もメタン当量で表して前記酸性化合物の5モル%未
満含む、導管62を流れる第2炭化水素留分は導管37を流れる第1炭化水素留
分と合流し、このようにして形成された混合物は再加熱器41を通って蒸留カラ
ム42に送られ、そこで分別される。その結果カラム42の頭部からは、処理用
気体混合物中に存在する03以上の炭化水素の80モル%以上を含む重質炭化水
素留分が導管13を介して排出され、前記カラムの底部からは抽出剤が導管43
を介して回収される。
前記抽出剤の大部分は、冷却ゾーン44で相互部分的混合ゾーン12内の温度と
ほぼ同じ温度に冷却された後で、導管40を介して抽出ゾーン39方向に送られ
、再使用される。抽出剤の残りは導管45す介して排出される。
導管14を流れる精製リッチ溶媒はm張弁15を通過することによって100K
Paより大きい圧力、好ましくは150KPa〜300KPaの圧力まで膨張し
、膨張した溶媒は第1再加熱器46で第1の部分的蒸発処理にかけられる。この
第1の部分的蒸発処理によって生じた流体は分離器46aに送られ、その結果該
分離器の頭部から導管47を介して第1酸性ガスフラクシヨンが排出され、底部
からは導管50を介してO’C未満の温度の第1液相が排出される。前記第1液
相は次いで第2再加熱器16に送られ、そこで第2の部分的蒸発処理にかけられ
る。この第2の部分的蒸発処理によって生じた流体は分離器16aに送られ、そ
の結果該分離器の頭部がら導管17を介して第2酸性ガスフラクシヨンが排出さ
れ、底部からは導管18を介して半再生溶媒と称する第2液相が排出される。
前記半再生溶媒は温度が0℃以上であり、圧力が膨張溶媒より小さくて少なくと
も100KPaに等しい、この一連の操作は精製リッチ溶媒の部分的再生ステッ
プを精成する。半再生溶媒は次いで完全再生処理にかける。そのためには、導管
18を介して分離器161Lから流出した半再生溶媒を2つの流れに分割し、一
方の流れ3複数の理論段を含む再沸騰式蒸留カラム20の頭部プレートに導管5
1を介して導入し、もう一方の流れを間接的熱交換器52aで再加熱した後で導
管52を介して前記カラムの中間点に注入する。カラム20内では半再生?’i
i jXが蒸留によって酸性ガスフラクションと再生溶媒とに分離され、前記酸
性ガスフラクションが導管19を介してカラムの頭部から排出され、前記再生溶
媒が導管21を介してカラムの底部から排出される。この再生溶媒は、冷却ゾー
ン22を通り導管6を介して洗浄カラムS内に再導入される前に、導管52を介
してカラム20に注入される半再生溶媒流を再加熱するための熱交換器52aで
使用され、その結果再生溶媒の温度がカラム5に注入するのに適した温度に低下
する。
導管47を介して分離器46aがら排出された第1酸性ガスフラクシヨンは再加
熱器49で0℃以上の温度に加熱され、次いで導管48内で、分離器16aがら
導管17を介して排出された第2酸性ガスフラクシヨン及び完全再生カラム20
から導管19を介して排出された酸性ガスフラクションと合流する。
これら3つの酸性ガスフラクションからなる混合物は、当該方法によって生じる
前述のごとき酸性ガス流、即ち炭化水素含Iがメタン当量で表して酸性化合物の
5モル%より少ない酸性ガス流を精成する。
導管7を介して分離器56内の温度で回収した処理済みガスは、再加熱した後で
、又は所望であれば、第1図に基づ〈実施態様で説明したような1つ以上の補足
的処理にがけな後で供給網に送り得る。
第3図に示す本発明の方法の実施S様は、第2図に基づいて説明した実施態様の
操作ステップを総て含む他に、処理用気体混合物を総ての操作に先立って乾燥さ
せ且つペンゾール除去処理するステップと、分離器560頭部から回収した冷却
処理済みガスを抽出処理にかけて更に精製するステップとを含む。
導管1を介して導入された処理用気体混合物は再沸騰カラム25の下方部分に送
られ、そこでカラム25の上方部分に連通する導管54を介して注入された;S
媒と向流式に接触する。N記溶媒は熱交換器52aの下流で冷却ゾーン22を通
過する前の再生溶媒から採取したものである。この接触の結果、芳香族炭化水素
特にベンゼンの含量が0.1重量%未満の乾燥気体混合物が導管26を介してカ
ラム25から排出され、処理用気体混合物中に存在する芳香族炭化水素の大部分
を含む芳香族炭化水素含有留分が導管27を介してカラム25から排出され、且
つ水を吸収した溶媒からなる液体が導管28を介してカラム25から排出される
。
導管26内を流れる前記乾燥気体混合物は次いで、第2図の実施S様で導管1を
介して導入される気体混合物と同じ処理にかけられる。但し、この場合は洗浄カ
ラム5内の温度を調節すべく該カラム内の冷却器61を3つ使用し、且つメタン
除去処理の結果生じて導管10内を流れる高メタン濃度気相を、乾燥及びペンゾ
ール除去カラム25に導入する前の処理用気体混合物方向に送って再使用する。
分離器56から排出された冷却処理済みガスは導管58を介して補足的抽出ゾー
ン60の下方部分に導入され、そこで該カラムの上方部分に注入された抽出剤と
向流式に接触する。
その結果、ゾーン60の頭部からは導管7を介して純度のより高い処理済みガス
が排出され、ゾーン60の底部がらは導管61を介して液体フラクションが排出
され、この液体フラクションは再加熱器41に送られる第1及び第2炭化水素留
分の混合物と合流する。抽出ゾーン60に注入する抽出剤としては、蒸留カラム
42から排出された抽出剤のうち第1抽出ゾーン39には供給されない分を冷却
ゾーン59で冷却した後で使用する。
導管7を介して抽出ゾーン60内の温度で回収した処理済みガスは、再加熱した
後で、又は所望であれば、第1図及び第2図の実施態様で説明したような1つ以
上の補足的処理にかけた後で供給網に送り得る。
第47では、導管1を介して供給された処理用気体混合物が塔70の下方部分に
導入され、そこで例えば0℃〜−30℃の温度まで冷却されて、主にC3以上の
炭化水素及びH,Sを含む凝縮物と称する液相と、予処理気体混合物と称する気
相とに分離され、前記液相が導管71を介して塔70の底部から排出され、前記
気相が導管3を介して塔70の頭部から流出する。前記予処理気体混合物は、洗
浄用理論段を20以上含むのが好ましい洗浄カラム5の下方部分に導入され、そ
こで導管6を介してカラム5の上方部分に注入された低温溶媒と向流式に接触す
る。この接触は例えば0℃〜−45℃の温度で実施される。その結果、カラム5
の頭部からは主にメタンからなりH2S濃度の低下した処理済みガスが導管64
含介して排出され、前記カラムの底部からはH2S及び他の吸収化合物を高濃度
で含む溶媒からなる液相が導管Sを介して排出される。
導管71を介して塔70から排出された液相はカラム72で蒸留処理され、その
結果凝縮物が導管73を介して前記カラムから排出されると共に、気相が導管7
2を介してカラム72がら排出される。この気相は次いで冷却ゾーン75で冷却
され、その後導管8を流れる前屈高濃度溶媒と合流してり・ノチ溶媒と称する液
相と精成する。このリッチ溶媒は導管Sa内を流れる。塔70内て゛の冷却処理
の温度はO℃〜−30℃の範囲で選択し、カラム5内での予処理気体混合物と溶
媒との接触はO℃〜−45°Cの範囲の十分に低い温度で行う、また、処理用気
体混合物及び溶媒の5i流量比は、カラム5の頭部で導管64を介して回収され
る処理済みガスが65Paより低いH2S分圧を有し、処理用気体混合物がH,
S以外にCO3及び/′又はメルカプタンを含んでいる場合には260Paより
小さい硫黄含有化合物総合分圧含有するように、且つ導管9aを流れるリッチ溶
媒が処理用気体混合物中に存在する03以上の炭化水素の80モル%以上を含む
ように選択する。カラム5はその中の流体媒質、部ち溶媒と処理すべきガスとの
混合物が通る2つの冷却器61a及び61bを含み、前記媒質がこれらの冷却器
を介して冷却流体と間接的に熱交換するため、吸収による該媒質の加熱が制限さ
れ、カラム内の温度プロフィルが均一になる。
導管9aを流れるリッチ溶媒は膨張フラスコ29の上方部分に導入され、そこで
該リッチ溶媒中に溶解したメタンの多くな放出せしめる中量圧力まで膨損し、そ
の結果第1の高メタン濃度ガスとメタン予除去リッチ溶媒とが形成される。
前記第1の高メタン濃度ガスは導管34を介してフラスコ29の頭部から排出さ
れ、前だメタン予除去リッチ溶媒は導管35シ介してフラスコ29の底部から流
出する。前記メタン予除去リッチ溶媒は第2の膨張タユ理にがけられ、更に再沸
胱システム30を含む蒸留カラム9て蒸留処理される。その結果、導管32を介
してカラム905部から排出される第2の高メタン濃度ガスと、導管113介し
てカラム9の底部から排出されるメタン濃度の低下したメタン除去リッチ溶媒と
称する液相とが形成される9導管32を流れる前記第2の高メタン濃度ガスは圧
縮器33に送られ、次いで導管34を流れる第1の高メタン濃度ガスとほぼ同じ
圧力で導τ36を介して該圧縮器から排出される。これら2つの高メタン濃度ガ
スは導管10内て゛混合され、この混合物からなる気相は圧縮器23を通って冷
却ゾーン76に送られ、そこで導管3を流れる予処理済み気体混合物とほぼ同じ
温度まで冷却される。冷却ゾーン76から流出する気相は部分的に液化されてい
る。
この部分的に液化した相は分笥器77内に導入され、そこて・液相と気相とに分
離される。前記液相は導管79を介して前記分離器から流出し、導管8を流れる
エンリッチ溶媒と合流し、前記気相は導管78シ介して分に器77から排出され
、導管3を流れる予処理気体混合物と合流する。
前記メタン除去リッチ溶媒は冷却ゾーン12に送られ、そこで例えば−25°C
〜−80℃の範囲内にあり且つ洗浄ゾーン5内の温度より十分に低い温度に冷却
される。その結果前記メタン除去リッチ溶媒のデミキシオンが生じるため、該溶
媒が分離器12a内で下方液体フラクションと上方液体フラクションとに分離さ
れる。前記下方液体フラクションは精製溶媒と称し、酸性化合物H2S以外に場
合によってはC02、COS及びメルカプタンも溶解した状態で含み、更に炭化
水素も極めて少量含む溶液からなり、導管14を介して分離器から排出される。
また、前記上方液体フラクションは重質第1炭化水素留分と称し、導管37を介
して分離器12mから排出される。
導管14と流れる前記精製リッチ溶媒は次いで、第2図に基づいて説明した再生
処理にかけられる。その結果、再生溶媒と、当該方法で得られる前述のごとき酸
性ガス流、即ち炭化水素含量がメタン当量で表して酸性化合物の5モル%より少
ない酸性ガス流とが形成され、前記再生溶媒は冷却ゾーン223通ってカラム5
に注入するのに適した温度まで冷却された後で、導管6を介してカラム5方向に
送られる。
以上の説明を補足する意味て゛、以下に本発明の方法の実施例34つ挙げる。
X差」■−:
第2図に簡単に示した前述のごとく機能する装置と類似の装置を用いて、下記の
モル組成ともつ気体混合物を処理・ヘキサン : 1%
・H2S : 15%
1J120,000Kmoles/h、4度30℃及び圧力5MPaで導管1を
介して導入した処理すべき気体混合物を、リッチ溶媒のメタン除去処理の結果形
成され且つ圧縮器23から送出された高メタン濃度気相と混合し、得られた気体
混合物を冷却ゾーン2で一10℃まで冷却した。この冷却の結果、872Kmo
les/hの凝縮物が導管4を介して分離器2aがら排出され、且つ21.03
9Kmoles/hの予処理ガスが導管3を介して分離器2aがら流出した。こ
のガスのモル組成は下記の通りであった:・メタン : 70.31%
・エタン : 3.20%
・プロパン : 0.85%
・ブタン 二 〇、51%
・ヘキサン : o 、 11 y。
・H2S : 13.89%
・CO2: 11.13%
前記予処理ガス混合物を、洗浄カラム5内で純粋メタノールからなる14.OO
OKmoles/hの溶媒と接触させた。前記カラム5は洗浄用理論段を28段
含み、且つ測方に冷却器61を2つ備え、これらの冷却器は1つが1番目のプレ
ートのレベルに配置され、他方が2S番目のプレートのレベルに配置され、夫々
40及び37.8 に Joules/hの出力を有していた。これらの冷却器
は、吸収に起因する温度上昇を制限して、カラム5内の温度プロフィルをヨ5°
Cの誤差内で均一にする役割を果たす、前記カラムの操作温度は一10℃であっ
た。
その結果、カラム5の頭部から下記のモル%組成をもつ組成物が圧力4959K
Pa及び温度−10℃で排出された:”:S: 10p、p、m、(体積)
前記処理済み気体混合物のH2S分圧は50Paに等しかった。
導管64を介してカラム5から排出された処理済み気体混合物を冷却55ゾーン
で一45℃まで冷却して、該気体混合物と共に洗浄カラム5の外に流出したメタ
ノールの90%以上を分離器56で凝縮させた0分離器56での凝縮によって生
じ、導管57を介して15Kmoles/hの流量で該分離器から排出された液
体留分は主にメタノール及びC02を含んでいた。
導管4を介して分離器2aから排出された凝B物、導管8を介してカラム5から
排出された酸性化合物濃度の高い溶媒、及び導管57を介して分離器56から排
出された液体留分は互いに合流して、メタン除去処理にかけるべきリッチ溶媒を
構成した。このリッチ溶媒の流量は21.270Kmoles/hであり、その
組成はモル%で下記の通りであった:・プロパン : 0.97
・ブタン : 0.99
・ヘキサン : 0.95
・メタノール : 65.82
・H2S : 15.91
・CO2: 8.05
前記リツチ溶媒のメタン除去処理は、先ず前記溶媒をフラスコ29内で第1m張
処理にかけて2420KPaの圧力にm張させ、溶解メタンの61%を分離させ
ることから始めた。その結果68モル%のメタンを含むガスがフラスコ29の頭
部から導管34を介して1149Kmoles/h″i″流出し、且つメタン予
除去リッチ溶媒が導管35を介して前記フラスコから排出された。
次いで、前記メタン予除去リッチ溶媒を第2m張処理にかけて1050KPaま
で膨張させ、その後理論プレートを11個含むカラム9で蒸留処理した。前記カ
ラムで処理すべき気体混合物を用いて再沸騰を行った結果、第2の高メタン濃度
ガスが114SKmoles/hでカラム9の頭部から導管32を介して流出し
、且つメタン除去リッチ溶媒が温度13℃、圧力1070KPaで得られた。こ
の溶媒のモル%組成は下記の通りであった:
・プロパン : 0.94
前記第2高メタン濃度ガスは圧縮器33で2420KPaまで圧縮し、次いで第
1の高メタン濃度ガスと混合してメタン濃度の高い気相を形成した。この気相は
圧縮器23を通して処理用気体混合物方向へ送り再使用した。
前記メタン除去リッチ溶媒は冷却ゾーン12で一75℃まで冷却して相互部分的
混合を生起させた。その結果、M Me溶媒は分離器12&で2つのフラクショ
ンに分硫し、重質第1炭化水素留分が導管37を介して排出され、且っ予精製溶
媒が導管38を介して排出された。
前記予精製溶媒は下記のモル%組成を有していた:・プロパン : 0.58
・ブタン : 0.45
・ヘキサン : 0.09
・メタノール ニア6.20
導管3Sを流れる予精製溶媒を、5つの理論段を含み一75℃で作動する液体−
液体抽出装W39内で、主にヘキサンからなる600Kmoles/hの抽出剤
と接触させた。この接触の結果、液体第2炭化水素留分が導管623介して装置
39から排出され、且つ精製溶媒が導管14を介して排出された。
前記精製溶媒は下記のモル96組成を有していた:・プロパン : 0.04
・メタノール : 79.08
導管623流れる第2炭化水素留分と導管37を流れる第1炭化水素留分との合
流によって形成された混合物を再加熱器41て再加熱し、次いてカラム42内で
萎留して、重質炭化水素留分と抽出剤からなる液体フラクションとに分別した。
前記重質炭化水素留分は導管1を介して供給される処理用気体混合物中に含まれ
るC5以上の炭化水素の96モル%以上を含んでおり、導管13を介して排出さ
れ、前記液体フラクションは導管43を介して排出された。前記抽出剤の大部分
を冷却ゾーン44で一75℃まで冷却し、その後導管40を介して抽出装置39
方向に送った。
導管14を流れる精製リッチ溶媒は、部分的再生ステップとその後の完全再生ス
テップとを含む再生処理にかけた。
先ず部分的再生操作を実施するために、前記精製リッチ溶媒を膨張弁15を介し
て230KPaに膨張させ、次いで再加熱器46で一25℃に再加熱することに
よって第1の部分的蒸発処理にかけた。その結果、前記溶媒が分離器46aで分
離して、1767Kmoles/hの第1酸性ガスフラクシヨンが導管47を介
して回収され、第1液相が導管50を介して排出された。前記液相を更に再加熱
器16で、190KPaの圧力下で7℃に加熱することによって第2の部分的蒸
発処理にかけた結果、前記液相が分離器16&で分離して、1133Kmole
s7′hの第2酸性ガスフラクシヨンが導管17を介して排出され、半再生溶媒
が7℃に等しい温度で導管183介して排出された。
前記半再生溶媒の完全再生は、先ず前記溶媒を450KPaまでボンピングし、
次いでこの溶媒を2つの流れに分割することによって開始した。一方の流れは、
350KPaの圧力で作動する蒸留カラム20の頭部プレートに導管51を介し
て5000Kmoles/hの流量で導入し、もう一方の流れは熱交換器52a
で、カラム20から導管21を介して排出された再生溶媒との間接的熱交換によ
って88℃まで再加熱した後でカラム20の7番目の理論段に導入した。カラム
20内での半再生溶媒の蒸留処理の結果、799Kmoles/bの酸性ガスフ
ラクションが導管19を介して回収され、且つ再生溶媒が導管21を介して排出
された。前記再生溶媒は30℃の温度で熱交換器52aから排出され、冷却ゾー
ン22て・−10℃に冷却された後で導管6を介しでカラム5に送られた。
導管47と流れる第1酸性ガスフラクシヨンは再加熱器49て7℃に加熱された
後で、導管17を流れる第2酸性ガスフラクシヨン及び導管19を介してカラム
20から排出された酸性ガスフラクションと合流し、圧力190KPa、流jt
3699Kmo l es/′hの酸性ガス流を形成した。この酸性ガス流は
更に、メタン当量で表して1.9モル%の炭化水素を含むと共にメタノールを1
.14重量%含んでいた。処理すべき気体混合物のH:S:Co、、のモル比が
1.5であったのに対し、前記酸性ガス流の前記比は222に等しかった。
導管24を流りる前記酸性ガス流は次いで水による一般的洗浄処理にかけ、その
後CLAUS硫黄装置に送った。
医1」Lに」工
第4図に簡単に示した前述のごとく機能する装置と類似の装置を用いて、実施例
1で処理した気体混合物と同じ組成の気体混合物をやはり同じ流i、湯温度び圧
力て゛処理した。
使用した溶媒は実施例毎に異なり、夫々純粋炭酸プロピレン(実施例2)、純粋
ジメチルホルムアミド(実施例3)及び純粋γ−ブチロラクトン(実施例4)か
らなっていた。
これら3つの実施例では下言己の操作方法を使用した。
処理すべき気体混合物を塔70で一24℃まで冷却して、1226Kmoles
/hの凝縮物を導管71を介して回収し、且っIS774lS774K/hの予
処理気体混合物を導管3を介して塔7oがら排出した。
前記予処理ガスはこれら3つの実施例では下記のモル%組成を有していた:
・プロパン : 0.79
・Co2: 10.2に
の予処理気体混合物と溶媒との接触を行ったカラム5は理論段を21個含み且つ
使方に2つの冷却器61a及び61b:備えていた。前記冷却器は夫々11番目
及び21′:lF目のプレートに配置し、その出力は吸収による温度上昇を制限
してカラム内の温度プロフィルを=5℃の誤差内で均一に維持するように選択し
た。
導管64を介してカラム5の頭部から、4950KPaの圧力と5Paに等しい
H2S分圧に相当するH0S含旦とを有する処理済みカスが回収された。
カラム5の底部では、H,S及び他の吸収化合物を高濃度で含む溶媒からなる液
相が導管Sを介して流出した。
塔70で形成された凝縮物をカラム72で蒸留処理した結果、新たな凝縮物とガ
スとが形成された。前記凝縮物は導管73を介して前記カラムから流出し、前記
ガスは冷却ゾーン75て−25°Cまで冷却した後、導管Sを流れる前記エンリ
ッチ溶媒と混合してメタン除去込理にかけた。
導管9a内な流れるリッチ純溶媒のメタン除去処理は2つのステップで実施した
。先ず、膨張フラスコ29内で、前記溶媒中に溶解しているメタンの約80%念
分離せしめる2450kPaの圧力に膨張させた結果、第1の高メタン濃度ガス
が導管34を介して排出され、且つメタン予除去リッチ溶媒が導管35を介して
排出された。1000kPaの第2膨張処理にかけ、次いで理論プレートを14
個備えた蒸留カラム9内で蒸留処理した結果、第2の高メタン濃度ガスが導管3
2を介して排出され、且つメタン除去リッチ溶媒が5℃の温度及び1000kP
aの圧力で導管11内に得られた。第2の高メタン濃度ガスを圧縮器33で24
00kPaまで圧縮し、次いで導管10内の第1高メタン濃度ガスと混合し、得
られた混合物を圧縮器23で5500KPaまで圧縮した。圧縮器23から排出
された高メタン濃度圧縮ガスを冷却ゾーン76に通し、そこで−25℃まで冷却
して部分的に液化し、ゾーン76から流出した部分的液化流体を分離器77に導
入した。前記分離器から導管78を介して排出された気体フラクションは洗浄カ
ラム5に導入される予処理気体混合物と合流し、導管79を介して分離器から排
出された液相は導管8を介してカラム5がら流出するエンリッチ溶媒と合流した
。
導管11を介して流出するメタン除去リッチ溶媒を冷却ゾーン12で冷却して相
互部分的混合を生起させ、分離器12aで2つのフラクションに分離した結果、
液体炭化水素留分が導管37を介して排出され、且つ精製溶媒が導管14を介し
て流出した。
前記精製溶媒を更に、実施例1で説明したように、部分的再生ステップとそれに
続く完全再生ステップとを含む再生処理にかけた結果、炭化水素含量の極めて少
ない酸性ガス流が導管24を介して排出され、且つ再生溶媒が導管21を介して
回収された。この再生溶媒は冷却ゾーン22で一25℃まで冷却した後で、導管
6′5:介して洗浄カラム5方向に送った。
各実施例の特定操作条件及び結果な以下の表に示す。
表(続き)
★) ppm(v/v)=体積ppm(part par +nillion)
15表千1−503307 (17)
国際調量報告
国際調査報告
FRεε00227
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.主としてメタンからなり、H2S及びC2以上の炭化水素も含み、場合によ っては不活性ガス、H2O、CO2、COS及びメルカブタンのうちの1つ以上 の気体化合物も含み、且つ0.5HMPaより大きい絶対圧力下にある気体混合 物の選択的脱硫及びガソリン除去処理を極低温で同時に実施する方法であって、 前記気体混合物を洗浄ゾーン(5)で、H2S、COS及びメルカブタンを優先 的に溶解し、CO2は一部分だけ溶解し、大気圧での沸点が40℃より高く、− 40℃での粘度が0.1Pa.sより小さい液体からなる溶媒(6)と接触させ 、且つH2S及びその他の化合物を吸収した前記溶媒の再生を行い、再生溶媒を 洗浄ゾーンへ再循環させるタイプの方法であり、前記気体混合物及び溶媒の接触 操作を十分に低い温度で、且つ処理すべき気体混合物及び溶媒の質量流量比並び に洗浄用理論段数を、主としてメタンからなりH2S分圧が65Paより小さく 、処理すべき気体混合物がH2S以外にCOS及び/又はメルカブタンも含んで いる場合には260Paより小さい硫黄含有化合物総分圧を有する処理済ガス( 64)と、H2S及びその他の吸収化合物を高濃度で含む溶媒並びに処理すべき 気体混合物中に存在するC3以上の炭化水素の80モル%以上に相当する凝縮炭 化水素フラクションからなるリッチ溶媒と称する液相(8)とが形成されるよう に選択して行い、前記リッチ溶媒を少なくとも部分的なメタン除去処理(29、 9)にかけて、メタン濃度の低下したメタン除去リッチ溶媒(11)と称する液 相とメタン濃度の高い気相(10)とを形成し、前記メタン除去リッチ溶媒を洗 浄ゾーン内の温度より十分に低い温度に冷却(12)して該メタン除去リッチ溶 媒の相互部分的混合を生起させることにより、酸性化合物H2Sの他に溶媒中に 溶解したCO2、COS、及びメルカブタンも任意に含み且つ炭化水素含量がメ タン当量で表して酸性化合物量の5モル%より低い精製リッチ溶媒と称する下方 液体フラクション(38)と、メタン除去リッチ溶媒中に存在していた炭化水素 の残りからなる重質炭化水素第1留分と称する上方液体フラクション(37)と を形成し、前記重質炭化水素第1留分を前記精製リッチ溶媒から分離し、前記精 製リッチ溶媒を再生処理(46、16、20)にかけて、H2Sの殆ど全部と精 製リッチ溶媒中に任意に存在する他の酸性化合物とを含むと共にメタン当量で表 して酸性化合物の5モル%未満の炭化水素を含む酸性ガス流(24)と再生溶媒 (21)とを形成し、この再生溶媒を洗浄ゾーン(5)方向に再循環(6)させ ることを特徴とする方法。 2.処理すべき気体混合物と接触する溶媒が0.05Pa.s.未満の粘度を有 することを特徴とする請求項1に記載の方法。 3.処理すべき気体混合物と接触する溶媒が無水形態又は水との混合物の形態で 使用される1種類以上の有機液体吸収剤からなり、これら1種類以上の吸収剤が 、下記の式▲数式、化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式、表等があり ます▼で示されるアミド、 下記の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されるアルデヒド、 下記の式 ▲数式、化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式、表等があります▼で示 されるアセタール、 下記の式 ▲数式、化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式、表等があります▼で示 されるエステル、 C1〜C4のアルカノール、 式CH3O−[C2H4O]2−CH3のジエーテル、式R9O−C2H4−O −C2H4−OHのジエーテルアルコール、式 ▲数式、化学式、表等があります▼のラクトン、及び炭酸プロピレン 【式中、R1及びR2は互いに同じか又は異なり、水素原子又はC1もしくはC 2のアルキル基を表し、R3はC3もしくはC4のアルキルであり、R4及びR 5は互いに同じか又は異なり、C1〜C3のアルキル基を表し、R6はC2〜C 4のアルキル基又は基−[C2H4O]n−R8[式中R8はC1もしくはC2 のアルキル基を表し、nは1もしくは2に等しい]を表し、R7はC1もしくは C2のアルキル基又は基−[C2H4O]n−R8、であり、R9はC1〜C4 のアルキル基であり、pは2〜4の整数である】の中から選択されることを特徴 とする請求項1又は2に記載の方法。 4.処理すべき気体混合物を洗浄ゾーン内で溶媒と接触させる温度が0℃〜−4 5℃であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の方法。 5.処理すべき気体混合物を溶媒と接触させるための洗浄ゾーンが1つ以上の洗 浄カラムからなり、各洗浄カラムが洗浄用理論段を10個以上、好ましくは20 個以上含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の方法。 6.各洗浄カラム内の温度を、当該カラムの1つ以上の点で生起する該カラム内 の流体媒質と冷却用流体との間の間接的熱交検(61)により、好ましくは±5 ℃の誤差内で維持することを特徴とする請求項5に記載の方法。 7.処理すべき気体混合物を溶媒と接触させる前に0℃〜−30℃の温度まで冷 却(2)して、主にC3以上の炭化水素及びH2Sを含む凝縮物と称する液相( 4)と、予処理気体混合物と称する気相(3)とを形成し、次いで前記予処理気 体混合物を洗浄ゾーン(5)で溶媒と接触させ、前記洗浄ゾーンから出た溶媒( 8)を前記冷却ステップの結果生じた凝縮物(4)と一緒にしてリッチ溶媒(9 a)を形成し、このリッチ溶媒をメタン除去処理にかけることを特徴とする請求 項1から6のいずれかに記載の方法。 8.処理すべき気体混合物を溶媒と接触させる前に0℃〜−30℃の温度まで冷 却(2)して、主にC3以上の炭化水素及びH2Sを含む凝縮物と称する液相( 4)と、予処理気体混合物と称する気相(3)とを形成し、次いで前記予処理気 体混合物を洗浄ゾーンで溶媒と接触させ、前記洗浄ゾーンから出た溶媒(8)か らなる液相と、前記冷却ステップ(2)の結果生じた凝縮物(4)からなる液相 とを夫々別個にメタン除去処理し、これらのメタン除去処理によって生じた気相 を別個に又は混合して任意に冷却ステップ(2)の上流の処理すべき気体混合物 (1)方向に再循環させ、前記別個のメタン除去処理にかけた後の溶媒及び凝縮 物を一緒にしてメタン除去リッチ溶媒(11)を形成することを特徴とする請求 項1から6のいずれかに記載の方法。 9.リッチ溶媒及び凝縮物に適用するメタン除去処理を2つのステップで行い、 第1ステップでは、メタン除去処理すべき流体つまりリッチ溶媒もしくは凝縮物 を、当該メタン除去すべき流体中に溶解したメタンの多くを放出させ て第1の高メタン 濃度ガス(34)とメタン予除去流体(35)とを形成するのに適した中間圧力 まで膨張させる第1膨張処理(29)にかけ、第2ステップでは、前記メタン予 除去流体を第2膨張処理にかけ次いで蒸留処理(9)して、第2の高メタン濃度 ガス(32)とメタン除去流体(11)とを形成し、第2の高メタン濃度ガスを 第1の高メタン濃度ガスの圧力まで圧縮し、次いで第1の高メタン濃度ガスと混 合してメタン濃度の高い気相(10)を形成することを特徴とする請求項1から 8のいずれかに記載の方法。 10.メタン除去処理の第2ステップで第2膨張処理に続く蒸留処理(9)を、 溶媒と接触する前もしくは冷却する前の処理すべき気体混合物から採取した気体 混合物の少なくとも一部分又は再生溶媒の一部分からなる流体(31)を用いて 、直列に配置された少なくとも2つの再沸騰ゾーン(30a、30b)で行われ る再沸騰により実施することを特徴とする請求項9に記載の方法。 11.メタン除去リッチ溶媒の相互部分的混合を生起させるために該溶媒を冷却 (12)する時の前記溶媒の温度より低い冷却温度が−25℃〜−80℃である ことを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の方法。 12.精製リッチ溶媒の再生処理が、精製リッチ溶媒を100KPaより大きい 圧力、好ましくは150KPa〜300KPaの圧力まで膨張させ(15)、次 いで前記膨張溶媒を少なくとも1回の部分的蒸発処理(46、16)にかけて、 少なくとも1つの酸性ガスフラクション(47、17)と、温度が少なくとも0 ℃に等しく圧力が前記膨張溶媒の圧力より小さくて少なくとも100KPaに等 しい半再生溶媒(18)とを形成する部分的再生ステップ、並びに主に再沸騰を 使用する蒸留(20)によって前記半再生溶媒を完全に再生し、酸性ガスフラク ション(19)と再生溶媒(21)とを形成する完全再生ステップを含み、前記 再生溶媒が適当に冷却(22)された後で洗浄ゾーン(5)方向に再循環し(6 )、種々の酸性ガスフラクション(47、17、19)が互いに合流して炭化水 素をメタン当量で表して酸性化合物の5モル%より低い濃度で含む酸性ガス流( 24)を形成することを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の方法。 13.精製リッチ溶媒の部分的再生ステップにおける膨張溶媒の部分的蒸発処理 を、先ず前記溶媒を第1の部分的蒸発処理(46)にかけて、第1の酸性ガスフ ラクション(47)と、温度が0℃より低い第1の液相(50)とを形成し、次 いで前記第1の液相を第2の部分的蒸発処理(16)にかけて、第2の酸性ガス フラクション(17)と、温度が0℃以上であり且つ圧力が膨張溶媒の圧力より 小さくて少なくとも100KPaに等しい第2の液相(18)とを形成するよう に行い、前記第2の液相を半再生溶媒として完全再生ステップで処理し、第1の 酸性ガスフラクション(47)を0℃以上の温度まで再加熱(49)した後で第 2の酸性ガスフラクション(17)及び半再生溶媒の完全再生処理の結果生じた 酸性ガスフラクション(19)と合体させて、炭化水素含量がメタン当量で表し て酸性化合物の5モル%未満である酸性ガス流(24)を形成することを特徴と する請求項12に記載の方法。 14.蒸留による半再生溶媒の完全再生処理を、複数の理論段を含み再生された 溶媒が底部から排出(21)されるようになっているカラム(20)を用いて行 い、半再生溶媒を2つの流れに分離して一方の流れ(51)を前記蒸留カラムの 頭部プレートに送り、もう一方の流れ(52)を前記カラムから排出された再生 溶媒で向流式に再加熱(52a)した後でカラムの中間理論段レベルに導入する ことを特徴とする請求項12又は13に記載の方法。 15.精製リッチ溶媒(11)が再生前に炭化水素除去用補足的処理にかけられ 、この処理が、好ましくは4つ以上の抽出用理論段を含む第1液体−液体抽出ゾ ーン(39)で、主にn−べンタンより大きい分子質量をもつ炭化水素からなる 抽出剤に前記溶媒を接触させて前記精製リッチ溶媒から第2の炭化水素液体留分 (62)を分離し、この第2留分(62)を第1の重質炭化水素留分(37)と 合体させ、このようにして形成された混合物を加熱(41)し且つ蒸留処理(4 2)して、処理すべき気体混合物中に存在するC3以上の炭化水素の80モル% 以上を含む重質炭化水素留分(13)を形成し、前記抽出剤(43)を回収して その大部分を、メタン除去リッチ溶媒の相互部分的混合発生時の温度とほぼ同じ 温度まで冷却(44)した後で、第1液体−液体抽出ゾーン(39)方向に再循 環させることからなることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の方 法。 16.洗浄ゾーンから流出した処理済みガスを少なくとも15℃だけ冷却(55 )して冷却処理済みガス(58)と液体留分(57)とを形成し、この液体留分 をリッチ溶媒(9a)と混合してメタン除去処理にかけることを特徴とする請求 項1から15のいずれかに記載の方法。 17.冷却処理済みガスを、第1抽出ゾーン(39)で使用されなかった抽出剤 部分(45)を用いて補足的抽出ゾーン(60)で補足的抽出処理にかけ、純度 のより高い処理済みガス(7)と液体フラクション(61)とを形成し、この液 体フラクションを第1及び第2炭化水素留分の混合物の蒸留(41、42)で使 用すべく再循環させることを特徴とする請求項15又は16に記載の方法。 18.総ての処理に先立って、処理すべき気体混合物を蒸留による乾燥(15) 及びベンゾール除去操作にかけ且つ無水溶媒と接触させて、特にベンゼンである 芳香族炭化水素の含量が0.1重量%未満の乾燥気体混合物(26)と、処理す べき気体混合物中に存在する芳香族炭化水素の大部分を含む炭化水素留分(27 )と、水を含んだ溶媒からなる液体(28)とを形成することを特徴とする請求 項1から17のいずれかに記載の方法。
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