JPH02504402A - 大量の水蒸気を含む気体中に低濃度で存在するｈ２ｓを除去するための方法と装置 - Google Patents

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】 大量の水蒸気を含む気体中に低濃度で存在するＨ２Ｓを除去するための方法と装 置本発明は大量の水蒸気を含む気体中に低濃度で存在するＨ２Ｓの除去のための 方法に関する。本発明は更にこの方法を実施するためめ装置にも関する。

低濃度、即ち１０　ｐｐｍ　（体積）〜１０体積％の濃度でＨ２Ｓを含有し、か つ５〜６０体積％の量の水蒸気をも含有する気体は工業上しばしば出会う。特に ある種の残留ガス、更には硫黄プラントの残留ガスの場合があり、このような残 留ガスは、水素添加及び加水分解処理を受けてそれらが含有する硫黄化合物が全 部単一のＨ２Ｓの形態になっている。またそのほかに、たとえば石炭、木材又は 石油残渣のような炭素質生成物の水素添加又はクラッキングにより得られる合成 ガスの場合もある。

この種の気体は一般的に、それらの含有するＨ２Ｓの除去のための処理を流すこ とによって、合成ガスの場合は、これらのガスが関与する合成反応をこの化合物 が混乱さすことを防止したり、あるいは残留ガスの場合には、大気中に排出され る前に大気汚染関連法の課する基準内にこれらのガスを収めるようにしたりする 。

ひとつの公知方法（ＦＲ−Ａ−２，１０１，７２４号）は、クラウス法硫黄プラ ントから生ずる残留ガスの処理に使用され、該残留ガス中に存在するＨ２Ｓ以外 の硫黄化合物の水素添加と加水分解の段階により、これらの硫黄化合物を単一の Ｈ２Ｓの形に変えることから始めるが、この方法においては、前記の水素添加及 び加水分解段階から生ずるガス流は、５体積％未渦のＨ２Ｓ含有率と３０体積％ 程度の水蒸気濃度を有しており、この水分を実質上すべて凝縮させるために含有 する水の露点以下の温度まで冷却される。次いで水分のなくなったガス流を、Ｈ ２Ｓを固定する再生可能な溶媒、たとえば第二若しくは第三アルカノールアミン の水溶液を用い５０℃以下の温度で作業することにより、向流でガス洗浄する。

次に、この洗浄ガス流は、なお含有され得る最後の痕跡Ｈ８をＳ０２に変換する ため焼却した後、大気中に排出する。

この種の方法では、水素添加ガス流の冷却段階で凝縮した水はＨ２Ｓの飽和した 酸性の水であって、工程において再利用したり廃水として排出したりできるよう にするためには特別の精製処理にかけ勾ばならない。しかし、この種の処理は複 雑であり、かつ同じ理由により、特に大量の水を処理するため経費がかかる。

水の凝縮に基づく欠点を回避するため、文献ＦＲ−Ａ−２，４２５，８８６号の 提案ではプラントのあらゆる箇所におけるガス流の温度を、該ガス流に含まれる 水の露点以上の値に絶えず保持することによって、この凝縮を排除している。

このようにして作業する場合、必要なことは水素添加されたガス流と再生性溶媒 との接触をより＾瀉で、即ち６５℃〜８５℃でしなければならないことであって 、その上受に、この接触が起る際、水蒸気は全部ガス流中に存在するのである。

これらの作業条件により同程度にＨ２Ｓを除去するには、著しく高い溶媒流歯、 即ち大略３倍以上を使用することになる。

文献ＦＲ−Ａ−２，４４９，４７０号の方法では、水素添加により生じて処理さ れるガス流中に含有する水の凝縮段階は該ガス流が再生性溶媒と接触される前に 行なわれ、この凝縮水は前記溶媒の回路中に注入されるが、Ｈ２Ｓを含有するガ ス流との接触ゾーンに溶媒を注入する時にこの溶媒の温度を７０℃台の適当な値 に調節して液体の水の排出を回避するように該ゾーンの総括の水収支を平衡にす る。

このような実施の形では、所望の程度にＨ２Ｓを除去するために使用すべき再生 性溶媒の流量が、文献ＦＲ−Ａ−２，４２５，８８６号の方法で使用せねばなら ない流量に匹敵する。

本発明は５〜６０体積％の水蒸気と場合によりＣｏ２のような他の気体をも含有 する気体中に低濃度、即ち１０　ｖ、ｐ、＋＋＋、　（体積ｐｐｍ）〜約１０体 積％で存在するＨ２Ｓの除去方法を提供する。この種の方法は、文献ＦＲ−Ａ− ２，１ＯＬ７２４号の方法と同様に処理される気体に含まれる水の凝縮による分 離に続いて無水になった被処理気体をＨ２Ｓを固定する再生可能な溶媒と接触さ せることより成るが、凝縮水の精製処理を全く必要とせず、従ってこの種の処理 に関連する欠点を除くことが可能になる。更に、本発明による方法によると、同 程度のＨ２Ｓ除去を達成するのに、文献ＦＲ−Ａ−２，４２５，８８６号及び２ ．４４９．４７０号に記載の変形例で必要とされる高流量の溶媒循環も回避可能 になる。

本発明に基く方法は、処理される気体を、それに含まれる水の露点以下の温度に 冷却して、凝縮により実質上全部の水を該気体から分離し、脱水された冷却気体 を、Ｈ２Ｓを固定する再生可能な吸収液で洗浄し、Ｈ２Ｓを含む吸収液（再生さ れて再利用される）並びに水及びＨ２Ｓを実質的に含まない精製気体を生成する ようなものであって、その特徴とするところは、前記精製気体と接触させる充分 な量の水は処理される気体の冷却中に発生する水と場合により他の廃水を含むも のであるが、これを精製気体の温度よりも高い適切な温度に熱することにより再 水和した精製気体を生成させ、その温度を、その気体の含水量が、処理される気 体の冷却前その中に存在する水及び場合によって追加されることもある廃水の質 量流量と実質上等しい質量流量の水に対応するような温度にすることである。

本発明に基（方法により低重り即ち１０　ｖ、ｐ、ｉ、〜約１０体積が、特に５ ０ｖ、ｐ、ｓ、〜約６体積％のＨ２Ｓ、並びに５〜６０体積％、特に１０〜５０ 体積％の範囲の量の水蒸気を含有するいろいろの気体を処理することが可能であ って、前記気体はＣｏ２のような他の酸性化合物を含有することもあり得る。処 理される気体は特にある種の天然ガス、たとえば石炭、木材又は石油残渣のよう な炭素質産物の水素添加又はクラッキングにより製造される合成ガス、又は残留 ガスより成る。前記方法は特に、クラウス法に従って稼働する硫黄プラントで、 水素添加及び加水分解処理にかけて含有硫黄化合物を全部単一のＨ２Ｓの形にし た後の残留ガスの処理に応用されるが、前記の水素添加及び加水分解処理は、た とえば１９８５年１０月２５日付フランス特許第８５／１５．９０５号（公開第 ２．５８９．１４１号）の記載のようにして実施されるう処理される気体の温度 はたとえば約り０℃〜約１５０℃の範囲であり得、その圧力は、一般に該ガスが 入手できる圧力であって、大気圧から約５０バールの範囲であり得る。

ｌｌ製気体を再水和するため用いる水は閉回路中を循環し、該回路には処理され る気体の冷却中に生成する凝縮水及び場合により他の起源の廃水が供給され、精 製気体にはその再水和時にこの回路から水が供給される。

前記のように、前記回路の水の温度は再水和ゾーン、即ち再水和するｌｌ製気体 と水が接触するゾーンの上流で調節して該精製気体の温度よりも高い値とする。

なお、この値は、再水和したｌｌ製気体が再水和ゾーンを離れるとき、冷却前の 処理される気体中に存在する水及び場合により追加される廃水のｗ量流量と実質 上等しい質量流量の水に対応する量の水を再水和精製気体が含有するのに充分な 値とする。

処理される気体が含む水の露点以下にその気体を冷却することはいずれか公知の 方法によって行なうことができる。特に、この冷却を精！Ｆｉｔ気体の再水和回 路の水との直接又は間接の熱交換により実施することが可能であるが、それは回 路の水が再水和ゾーンから離れて適切な温度まで冷却された後に行なわれる。

実質上水分を除いた冷却気体中に存するＨ２Ｓを固定するためのガス洗浄段階で 使用される吸収液は、）−１２８を吸収する（特に加熱によって）再生可能ない ろいろの液体から選択することができる。吸収液はメタノール、ポリエチレング リコールジメチルエーテル、トメチルピロリドン、スルホラン、＊ａミニステル ような物理的に作用する１つ以上の溶媒を基剤とすることができ、あるいはたと えばメチルジェタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパツールア ミン、モノエタノールアミン、ジェタノールアミン、ジグリコールアミンのよう な１つ以上のアルカノールアミン及び立体障害（ヒンダード）アミンの水溶液の ように、熱的に不安定な錯体又は塩の形でＨ２Ｓのような酸性気体を固定する１ つ以上の化合物の水溶液より成る化学的に作用する溶媒を成分とすることも出来 る。また吸収液は、たとえば水、ジイソプロパツールアミン及びスルホランの混 合物、水、メチルジェタノールアミン及びスルホランの混合物、水、メタノール 並びにメチルジェタノールアミン、モノエタノールアミン、ジェタノールアミン 及びジイソプロパツールアミンのような１つ以上のアミンの混合物のような前記 の二つの型の溶媒の混合物から選択してもよい。処理される気体がＨ２Ｓに加え て、他の酸性気体及び特にＣＯ２を含有する場合、前記のような吸収液のうちＨ ２Ｓを選択的に吸収するものから選ぶことが好ましい、Ｈ２５に対し選択的であ って加熱により再生可能な吸収液として特に最適なのは特にメチルジェタノール アミン、トリエタノールアミン及びジイソプロパツールアミンから選択したアル カノールアミン、又はある種の立体障害アミンから選択したアミンの水溶液であ って、この溶液のアルカノールアミン又は障害ダアミンの濃度はたとえば１Ｎ〜 ８Ｎで、好ましくは３Ｎ〜６Ｎにある。

吸収液を使用する冷却気体の洗浄は洗浄される気体と吸収液が好ましくは向流で 循環する洗浄ゾーンで実施される。

洗浄ゾーン内の圧力は該ゾーンに注入される洗浄される気体の圧力にほぼ相当す る。ガス洗浄を実行するために選ばれる温度は、特にＨ２Ｓを固定するため使用 される吸収液の種類に左右されるが、処理される気体中の水の露点以下にある。

このガス洗浄温度は一般的に７０℃以下であって、吸収液をアルカノールアミン 水溶液から選択する場合には５℃〜５５℃が有利である。

ガス洗浄ゾーン内の温度は該ゾーンに導入される吸収液の温度にほぼ相当する。

Ｈ２Ｓを含む吸収液の再生は吸収液の種類に応じて減圧、不活性気体によるスト リッピング及び／又は加熱により実施でき、選択した再生法を実施するための操 作条件はその方法について当業者の推奨するものである。

本発明による方法を実施するための装置は処理される気体を冷却するための系（ 処理される気体のための給送導管を備えがつ気体用出口および液体用出口も有す る）、ガス洗浄塔（頂部の気体出口に連結する）、並びに再生塔（頂部に酸性気 流の出口を有し、底部に再生した吸収液の出口があって、この吸収擁出口はガス 洗浄塔の吸収液入口と導管によって連結しており、再生塔上部にはＨ２Ｓ含有吸 収液の入口を有し、この入口は導管によりガス洗浄塔の対応する出口に連結する ）より成る。その特徴は、更に、再水和塔（頂部に気体出口、上部に液体入口、 並びに下部に液体出口及び気体入口を有し、この気体入口はガス洗浄塔の気体出 口と通じている）と、一端が再水和塔の液体出口に連結し弛端がその塔の液体入 口と連結する再水和用水の循環回路とも有しており、該回路は冷却系と結合して 、一方では、処理される気体の冷却により凝縮した水が冷却系の液体出口を経て 再水和回路に流入し、他方では、この回路の再水和用水を処理される気体との熱 交換により加熱することができるようになっており、再水和用水の回路には更に それが含有する水の循環と冷却を確保するための手段（これらの手段は再水和塔 の出口と冷却系の間に位置する）並びに場合により廃水を導入するための手段も 具備することである。

一つの具体的Ｂ様としては、処理される気体を冷却するための系は間接熱交換器 、並びに入口を有しかつ気体出口及び液体出口を備えた凝縮容器から成り、前記 出口はそれぞれ冷却系の気体及び液体の出口を構成し、間接熱交換器の回路の一 つは再水和用水回路の一部を形成すると共に該交換器の他の回路は処理される気 体の給送ＩＩ管を凝縮容器の入口に連結する。

もう一つの具体的態様によれば、冷却系は上部に気体出口及び液体入口を備え下 部には処理される気体の給送導管及び液体出口を備える冷却塔より成り、前記の 気体及び液体の出口はそれぞれ冷却系の気体及び液体の出口を形成し、前記冷却 塔はその液体の入口及び出口を介して再水和用水回路につながっている。この具 体的態様の変形では、冷却塔は、入口及び出口を含む熱交換装置でその入口が前 記冷却塔の液体入口を形成している間接熱交換装置を装備しており、この装置は その入口及び出口を介して再水和用水回路につながっている。

冷却塔及び再水和塔は同一の塔の重ね合せた独立の三区画を構成することも可能 で、即ち冷却区画は再水和区画を支持し、この冷却区画は冷却塔について前記に 定義したいずれの構造を有することも可能である。

又別の具体的態様では、冷却、ガス洗浄及び再水和塔は同一の塔の三つの重ね合 った区画を形成し、即ち下方の冷却区画、中間のガス洗浄区画及び上方の再水和 区画であって、その結果一つの区画の気体出口は直ぐ上の位置にある区画の気体 入口と合致し、冷却区画は冷却塔について前記に定義した構造のいずれかを有し かつ前記塔について示された再水和用水回路に連結される。

直接の気液接触を生ずる、本発明に基く装置の塔又は区画は一般的に公知の型の トレイ又は充填物を備え、それらは気／液接触の改善を目的としている。この塔 若しくは区画のトレイの数又は充填物の高さは、前記塔若しくは区画が所望の運 転性能を有し得るように選択する。

他の特徴と利点は本発明による方法の応用形態に関する以下の説明を読むとき明 らかとなるはずである。以下の説明で付属図面の番号を引用して示す； 図面の簡単な説明 −第１図及び第２図は本発明による一番目の装置の択一的な二つの形式を示し、 同じ単−塔の中の冷却、ガス洗浄並びに再水和区画から成る。

一部３図及び第４図は本発明による二番目の装置の択一的な二つの形式を示し、 同じ単−塔の中の冷却並びに再水和の区画及び別個の塔中のガス洗浄区画から成 る。

−第５図は本発明による三番目の装置を示し、冷却、ガス洗浄及び再水和のため の三つの分離したユニットから成る。

第１図に示す装置は三つの区画、即ち下部の冷却区画２、中間のガス洗浄区画３ 及び上部の再水和区画４に分割される塔１から成り、前記区画はそれぞれ気液接 触用トレイを備えている。

冷却区画２は気体用流路５を経てガス洗浄区画３と通じ、前記流路は冷却区画の 頂部気体出口を形成すると同時にガス洗浄区画の底部の気体用入口を形成する。

そしてガス洗浄区画３は気体用流路９を経て再水和区画４と通じ、前記流路はガ ス洗浄区画の頂部気体出口及び再水和区画の下部にある気体入口を同時に形成す る。更に、冷却区画２はその上部の液体用人口６及び管８が前記区画の下部に向 って開口している。ガス洗浄区画３出口１１から成る。再水和区画４は排気用導 管１３により延長する頂部の気体出口１２、上部の液体入口１４及び下部の液体 出口１５を有する。冷却区画２はその液体入口６及び出ロアを評再水和用水回路 （一方では間接熱交換器１７を備えかつ冷却区画の液体入口６に再水和区画の液 体出口１５を連結する導管１６並びに、他方では冷却区画の液体出ロアを再水和 区画の液体入口１４に遺結する導管１８から成る洗置かれている。導管１８はポ ンプ１９を備え、その吐出σ省再水和区画の入口１４に向・ている。再生塔２０ はガス洗浄区画３と組合され、頂部の酸性気体用出口２１、上部の再生される吸 収剤用入口２２及び底部の再止吸収剤用出口２３から成る。再生塔の入口２２は 導管２４を経てガス洗浄区画の出口１１←連結され、その導管に間接熱交換器２ ５の低温回路を設けである。再生塔の出口２３はガス洗浄区画の入口１０に導管 ２６を経て連結し、その導管には熱交換器２５の高温回路が設けである。更に、 再生塔はその下部で入口管２７及び出口管２８を経て再沸器２９（管３０中に循 環する蒸気により間接熱交換して加熱される）にＮ結する。更に、再生塔の出口 ２１は管３１を経て凝縮器３２に遺結し、これはその上部には酸性気体の除去の ため導管３３を備え、その下部は復水の戻りを確保する導管３４によって再生塔 の上部に連結している。

第２図の＠電は第１図に図解して示した装置の代替可能な形式を示す。この代替 の形式では、第１図の装置の素子と同一の素子は同じ参照記号により指示しであ る。第１図のＷＡｔに関連して、第２図の装置の冷却区画２は気液接触用トレイ をもはや備えていないが、間接熱交換による冷却用装［３５を内部に装備して、 該Ｖｔ置３５は液体入口３６（冷却区画２の液体入口を形成し、かつ熱交換器１ ７による給気冷却器を僑えた導管１６によって再水ジ 和区画４の液体出口１５に連結する）及び液体出口３７（吐出しが導管１８に向 いているポンプ３９が設けられている導管矛８に連結する）を有する。更に、第 １図のＩＩの場合と同様に、ガス洗浄区画３の液体入口１０及び出口１１はそれ ぞれ導管２６及び２４によって、再生塔２０の液体出口２３及び入口２２と連結 しているが、第１図の図解に示したのと同じでのって表示していない。

第３図及び第４図にそれぞれ示した装置が、第１図及び第２図に示した装置とそ れぞれに異なるのは、ガス洗浄区画３が独立のガス洗浄塔を形成すること及び冷 却区画２並びに再水和区画４が同じ単−塔４１の重ねた２区画であって、冷却区 画２の気体出口５ａがガス洗浄塔３の気体入口５ｂにＳ管４２により連結され、 かつ前記基３の気体出口９ｂが、再水和区画４の気体入口９Ｃに導管４３により 連結されていることに過ぎない。第３図の装置及び第４図の装置のそれぞれの他 の構成要素は、それぞれ第１図の装置及び第２図の装置の同じ参照記号を持つ構 成要素と同一である。特に、ガス洗浄塔３の液体入口１０及び出口１１は、それ ぞれ導管２６及び２４によって、再生塔２０の液体出口２３及び入口２２に連結 しているが、第１図に図解して示したのと同一であって表示していない。

第１〜４図のいずれか一つに示す装置の作業について下記に概説する。

処理される気体は抽出されるＨ２Ｓと大量の水蒸気を含み、導管８により塔１　 （第１及び２図）若しくは塔４１（第３及び４図）の冷却区画２に給送され、該 区画において、直接（第１及び３図）又は間接（第２及び４図）のいずれかで水 流（再水和区画４から生じ導管１６により給送され、導管１６に設けられ冷却器 として作動する熱交換器１７の中で適当な温度に冷却される）に合する。冷却区 画２に入る水流の温度を冷却器１７によって調節して、導管８により給送される 気体に含有される水を実質上全部凝縮させ、かつその気体をガス洗浄の温度と実 際上対応する温度にするようにし、結果として区画２の底部で、冷却中にその気 体により与えられる顕熱く凝縮水の潜熱がそれに追加される）により加熱される 水流を得る。

気体は冷却されて実質的にその水分を除かれて、流路５　（第１及び２図）又は 導管４２及び流路５ｂ（第３及び４図）のいずれかを経て、ガス洗浄区画若しく は塔３に入り、そこで前記気体は向流ガス洗浄（入口１０を経て前記区画又は塔 ３に注入される吸収液を使用する）を受ける。１−１２８で充満した吸収液は区 画又は塔３から出口１１を経て抜き出され、次いで導管２４により導かれて、交 換器２５で加熱され、再生塔２０に入りその中で再沸により再生され、再生吸収 液は導管２６により区画又は塔３の入口１０に循環する。Ｈ２Ｓを含有する酸性 気流は、たとえばクラウス法硫黄プラントに送ることができ、再生塔の凝縮器３ ２の導管３３によって除去する。

区画又は塔３のガス洗浄により精製した気体は気体流路９（第１及び２図）又は 導管４３及び流路９Ｃを経て、塔１　（第１及び２図）又は塔４１（第３及び４ 図）の再水和区画４に入り、その中で再水和区画から液体入口１４を通じて注入 される過剰の水と向流で合流する。前記の水は導管１８により給送され、温度が 該区画４に入る気体の温度よりも高く、そして充分に高いので処理される気体が 冷却される前にその気体中に存在する水の質量流量と実質上等しい質ｌ流量の水 に対応する量の水を含有する再水和した精製気体を、再水和区画４の出口１２並 びに導管１３を通して、排除する。精製気体の再水和に使用されなかった水は出 口１５によって区画４を出て、その水は導管１６によって、冷却器１７により温 度を調整されて冷却区画２に戻される。

従って連続的で制御された水の４１環が、処理される気体を冷却するための区画 ２とｎ製気体を再水和するための区画４の間の閉回路で確立し、それにより処理 される気体に含有される水蒸気の凝縮により生成する水量と実質的に等しい量の 水を＄ｉｙ気体へ絶えず移動し、それがガス洗浄区画又は塔３を短縮するように する。

導管１８により再水和区画４に注入される水の温度調節は、第１図又は第３図の 装置の事例と同様に、導管１６を経て冷却区画ゼに注入される水の温度を調節す ることによって、冷却器１７を制御することにより、冷却区画２の出ロアの所で 、導管１８を経て再水和区画４に注入するための所望の上昇温度を有する水流を 得るようにして実施することができる。

導管１８を経て再水和区画４に注入される水の温度も、第２図又は第４図の装置 で可能であるように、−万で冷却系３５から、他方で冷却区画２の底部７から失 じてくる温度の異なる水流（？Ｉ縮水）の相対的流量を制御ｌすることによって 過当な値に調節することができる。

第５図に示す装置は凝縮容器２ａ、ガス洗浄塔３及び再水和塔４から成り、これ らの塔は相互に分離していてそれぞれ気液接触用のトレイを備える。凝縮容器２ ａは気体用の頂部出口５ａ及び底部に液体用出ロア、並びにその下部につながる 処理される気体のための給送導管８　（ここに間接熱交換器４６の高温回路が置 かれる）を有する。ガス洗浄塔３は頂部に気体出口９ｂ、上部に再生吸収液用入 口１０、下部に気体入口５ｂ及びｊ！部にＨ２Ｓで充満した吸収液のための出０ １１を有する。再水和塔４は排気導管１３により延長する頂部気体出口１２、上 部に液体入口１４、下部に気体入口９Ｃ及び底部に液体出口１５を有する。容器 ２ａの気体出口５ａは導管４２により塔３の気体入口５ｂと連結し、該塔３の気 体出口９ｂは導管４３により塔４の気体入口９Ｃと連結する。水回路を形成する 導管４４はその一端で再水和塔４の液体出口１５と、他端で該塔４の液体人口１ ４と連結する。熱交換器４らの低温回路は導管４４に設けられ、この導管４４は 一方ではポンプ４５（交換！！！４６の上流に配置されて、その吐出しは前記交 換器に向けられ従って塔４の入口１４に向っている）と他方ではポンプ４５の上 流に置かれた間接熱交換器４０とを装備している。更に容器２ａのｉ部の出ロア はＳ管４７（ここにポンプ４８が設けられてその吐出しは導管４４に向っている ）により、熱交換器４６の下流で導管４４と連結する。

その上、第１〜４図の装置の場合と同様に、ガス洗浄塔３の液体入口１０及び出 口１１は、それぞれ導管２６及び２４によって、再生塔２０の液体出口２３及び 入口２２に連結するが、第１図と同一であって表示していない。

第５図に示すｉ置の作業は第１〜４図に図解して示した装置のそれと対比できる 。

処理される気体は除かれるＨ２Ｓ及び大■の水蒸気を含有し、導管８により給送 され、′ＩｋＩＩ容器２ａに入る前に間接熱交換器４６を通過する。水流は常時 再水和塔４中を移動し次いで該塔４の液体出口１５から導管４４中を移動して、 熱交換器４６を通過した後再水和塔の入口１４を経て塔４に戻る。この熱交換器 ４６中で処理される気体はその熱を導管４４により運ばれるより低温の水流に移 すことによってそれに含まれる水の露点以下の適切な温度に冷却され、前記水流 は該露点以上に昇温される。容器２ａ中では、処理される気体が熱交換器４６を 通過するのに伴って、凝縮した水から冷却気体が分離する。

冷却気体は実質上その水分を失って、気体出口５ａを通って容器２ａを脱し、導 管４２を通過した後、気体入口５ｂを通ってガス洗浄塔３に入って、その中で前 記気体は入口１０を通って前記塔３に注入される吸収液により向流ガス洗浄を受 ける。Ｈ２Ｓで充満した吸収液は塔３から出口１１を経て抜き出され、次いで導 管２４により、同時に熱交換器２５による加熱を伴って、再生塔２０に向けられ 、そこで再沸によって再生され、再生吸収液は導管２６により塔３の入口１０に 再循環される。Ｈ２Ｓを含む酸性気体の流れは再生塔の凝縮器３２の導管３３を 経て除去され、前記気流はたとえばクラウス法硫黄プラントに移送される。

塔３のガス洗浄によりＨ２Ｓを除いた気体は気体出口９ｂを通って前記塔を出て 、導管４３を通過した後、気体入口９Ｃを通って再水和塔４に入り、その中で再 水和塔４の液体入口１４を通って注入される過剰の水と向流で合流する。この水 は気体入口９Ｃを通って該塔４に入る気体の温度よりも高い温度で導管４４によ り給送され、該温度は塔４の出口１２及び導管１３を通して、再水和した精製気 体（ｑ１１理される気体に冷却される前に存在する水の質量流量と実質上等しい 質量流量の水に対応する量の水を含有する）を除くため充分に高くする。１１製 気体を再水和するのに使用されなかった水は出口１５を通って塔４を出て行くが 、この水は前に示した通り、まず第一に間接熱交換器４０で冷却され、々１； ５干熱交換器４６で加熱された後、そして流体出ロアを通って容器２ａからとら れる所要量の凝縮水が導管４７を経て、それに加えられた後、導管４４によって 塔４に戻される。

導管４４を経て再水和塔４に注入される水の温度１１１節は導管４４及び４７の 水の流量をＩ＋１Ｊ１１するのに該導管に設けられたポンプ４５及び４８の調整 により実施される。

この応用は処理される気体中に含まれる水蒸気の凝縮により生成する水量に実質 的に等しい量の水を精製気体へ連続して移す結果も生じ、これはこの水をガス洗 浄塔３を通過させなくても実施される。

前記の２載を補足するため、本発明による方法の応用の二つの具体例を以下に例 示するが限定の意味を含むものではない。

実施例１ 体！ｉ１テ０．３５％０）Ｈ２Ｓ、　１．６５％ノ００．２５％（７）Ｃｏ２． ２９％の水蒸気及び４４％の窒素を含む残留ガスを第１ｍに示した装置と同様な 装置で作業することにより処理した（前記気体はクラウス法硫黄プラントからの 残留ガスの水素添加と加水分解により得た）。

使用した装置では、塔１の冷却２、ガス洗浄３及び再水和４の各区画は気液接触 のためのトレイ１０段を収容し再生塔２０は２０段のトレイを収容した。

ガス洗浄区画３で使用された吸収液はＨ２Ｓの選択性吸収剤メチルジェタノール アミン（ＭＤＥＡと略記）の４Ｎ水溶液を成分とした。

処理される気体は流１１６０，０００　Ｎｆｆ１／ｉ　、温度１１０℃及び絶対 圧力約１．３バールで冷却区画２に給送され、この区画の液体入口６を通って＊ 　Ｉ　４５（１ｍ？　／　ｈ及び温度１５℃で注入される水流に前記冷却区画２ 中で向流で合流する。冷却区画２の入口６を通って注入される水流と接触すると 、処理される気体に含まれろ水は実際的に全部が凝縮して該水流と混合し、前記 区画２の底部では温度９３℃の水を生じこの区画の頭部では温１ｉ２０°で実質 的に水を含まない冷却気体を生じた。

冷却気体は流路５を通って温度２０℃でガス洗浄区ｉｉ３に入り、この区画３で 、入口１０を通って流１８０（ｈ＋？　／　ｈ及び温度２０℃で注入される再生 吸収液と向流で合流した（前記吸収液ｔユ導管２６により再生塔２０から給送し た）、Ｈ２Ｓで充満した吸収液は流量８００ｙｒ？　／　ｈで出口１１によりガ ス洗浄区画３を出て、再生塔２０に導かれ、その中で再生の目的で再沸器の配管 ３０中の蒸気循環によりこの塔２０の底部で１２５℃付近の温度に昇温された。

再生吸収液は導管２６によってガス洗浄区画３の入口１０に戻した。

精製気体は流路９を通って温度２０℃で再水和区画４に入り、温度９３℃及び流 量５００ｙ＆　／　ｈで入口１４を通ってこの区画に注入される水流と向流で合 流したく前記水流はポンプ１９の作動によって、冷却区画２の底＄７から導管１ ８により給送した）ｅｌｏｏｖ、ｐ、ａ、　（体積百分率）未満のＨ２Ｓを含有 し７０℃の水露点を呈する再水和した精製気体を、再水和区画４の頂部気体出口 １２に伸びている導管１３によって流量１５０，０００　Ｈｄ／ｈで除去したく 前記温度は導管８により給送される処理される気体の中の水の露点に非常に近か った）、再水和区画４で使用されなかった水は流＠　４５０ｙ？／ｈ及び及び温 度２３℃で出口１５を通って該区画を出た。この水は導Ｗ１６に設けた冷却器１ ７を通過することにより１５℃に冷却した後に、冷却区画２の入口６まで導管１ ６を経て導かれた。

排出導管１３を通って出る再水和した精製気体は、処理される気体を冷却するこ とにより区画２で凝縮する水の質Ｉ流量と実質的に等しい質ＩＩ量の水に対応す る量の水蒸気を連続して除いた。次いで再水和精製気体は灰化を受は含まれるＨ ２Ｓの最後の痕跡をＳＯ２に変換して大気中に排出した。

実施例１で処理した気体と同じ組成を有する残留ガスを第２図に示した装置と同 様な装置で作業することにより処理したくこの残留ガスはやはりクラウス法硫黄 プラントの残留ガスの水素添加及び加水分解から出てきた）。

使用した装置のうち、冷却区画２は間接熱交換装置３５を装備し、洗浄区画３及 び再水和区画４はそれぞれ気液接触のため１０段及び６段のトレイを収容し、再 生塔２０は２０段のトレイを収容した。

使用した吸収液は実施例１で使用のものと同一であった。

処理される気体は流量１６０，０００　Ｈｒｌ／ｈ　Ｓ温度１２０℃及び絶対圧 力１．３バールで冷却区画２に給送され、該区画２の中で、流１８００７７／ｈ 及び温度４５℃で熱交換装置３５中に、その入口３６を通して注入される水流と 間接熱交換によって５０℃の温度に冷却された。交換装Ｗ１３５の入口３６を通 って注入される水流との間接の接触で、処理される気体に含まれる水は実際上全 部が凝縮して、区画２の底部では温度９０℃の凝縮水の流れを生じ、この区画の 頭部では温度５０℃で実質的に水を含まない冷却気体を生じ、温度９０℃の熱水 流が交換装置１３５の出口３７で得られた。

冷却気体は流路５を通って温度５０℃でガス洗浄区画３に入り、この区画の中で 、流量１，３００１Ｆ？／ｈ及び温！！４５℃で入口１０を通って注入される再 生吸収液と向流で合流した（前記吸収液は導管２６により再生塔２０から給送し た）ｅＨ２Ｓで充満した吸収液は流量１．３００７Ｊ／ｈで出口１１を通ってガ ス洗浄区画３から出て、再生塔２０に導かれ、その中で再生を目的として、再沸 器２９の配管２９中の蒸気循環によって該塔の底部で１２５℃付近の温度に加熱 された。再生吸収液は導管２６によりガス洗浄区画３０入口１０に戻した。

精製気体は流路９を通って温度４５℃で再水和区画４に入り、温度９０℃及びＩ Ｉ　８４０．ｄ７ｈで入口１４を通ってこの区画に注入される水流と向流で合流 したく前記水流は、一方で、交換装！！３５の出口３６を通って温度９０゛で流 れて、ポンプ３９により流量８００．？／ｈで導管３８に送られる水の流れと、 他方で区画２の出ロアを通して温度９０℃で抜き出されて、ポンプ１９によフて 導管３８の上流で流量４０ｄ　／　ｈで導管１８に送られる凝縮水の流れとの併 合によって生成した）。

２００　ｖ、ｐ、ｓ、未満のＨ，２８を含有し７０℃の水露点を示す再水和１１ 製気体は再水和区画４の頂部気体出口１２に伸びる導管１３を経て流量１５０， ０００　Ｎ−ｄ／ｈで除去され、前記温度は導管８により給送された処理される 気体の水露点に非常に近かった。再水和区画４で使用されない水は出口１５を通 って流１８００ｍ’／ｈ及び温度６０℃で前記区画を出た。この水は導管１６に 設けた給気冷却器１７を通過することにより４５℃に冷却した後、導管１６によ り交換装置３５の入口３６に導いた。

導管１３により出て行く再水和精製気体は、処理される気体を冷却することによ り区画２で凝縮する水の質量流量と実質的に等しい質ＩＩ流量の水に対応する量 の水蒸気を連続して除いた。

再水和精製気体はついで灰化を受けて、大気中に排出された。

ＩＧｊ ＦＩＧ−４ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．５〜６０体積％の水蒸気を含みかつ場合によりＣＯ２のような他の気体も含 む気体中に低濃度で存在するＨ２Ｓを除去するための方法であって、処理すべき 気体をそれに含まれる水の露点より低い温度に冷却して、凝縮により実質上全部 の水を該気体から分離し、脱水された冷却気体を、Ｈ２Ｓを固定する再生可能な 吸収液で洗浄して、Ｈ２Ｓを含む吸収液（再生されて再利用される）並びに水及 びＨ２Ｓを実質的に含まない精製気体を生成させることから成り、さらに、前記 精製気体を充分な量の水と接触させることを含んでおり、この水は、処理すべき 気体の冷却時に生成する水と場合により他の廃水とを含み、精製気体の温度より も高い適当な温度に熱することにより、得られる再水和した精製気体の含水量が 、処理すべき気体が冷却される前にこの気体の中に存在していた水と場合によっ て追加される廃水との質量流量と実質上等しい質量流量の水に相当するような温 度を有する精製再水和気体を生成させることを特徴とする方法。 ２．処理すべき気体が１０ｖ．ｐ．ｍ．〜１０体積％のＨ２Ｓ含有率を有するこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．処理すべき気体が、硫黄ブラントの残留ガス中に存在する琉黄化合物全部を 単一形態のＨ２Ｓにするためにこのガスを水素添加及び加水分解することによっ て生成する残留ガスであることを特徴とする請求項２に記載の方法。 ４．精製気体を再水和するために用いる水を閉回路中に循環させ、該回路には処 理すべき気体の冷却時に生知る凝縮水及び場合により他の起源からの廃水が供給 され、精製気体の再水和時に前記回路から該精製気体に水が供給されることを特 徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。 ５．処理すべき気体の冷却を、再水和操作と前記の水の適当な温度への冷却の後 に、精製気体の再水和用回路の水との直接又は間接の熱交換によって実施するこ とを特徴とする請求項４に記載の方法。 ６．処理すべき気体がＨ２Ｓの序かにＣＯ２を含むことを特徴とする請求項１〜 ５のいずれか１項に記載の方法。 ７．吸収液がＨ２Ｓを選択的に固定するものから選ばれることを特徴とする請求 項６に記載の方法。 ８．吸収液が、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン及びジイソプ ロパノールアミンのようなアルカノールアミン並びに立体障害アミンから選ばれ る１種以上のアミンの水溶液であって、該溶液中のアミンの濃度が有利には１Ｎ 〜８Ｎ、好ましくは３Ｎ〜６Ｎであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか １項に記載の方法。 ９．吸収液による冷却気体の洗浄を７０℃未満の温度で実施し、その温度が好ま しくは５℃〜５５℃であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載 の方法。 １０．５〜６０体積％の水蒸気を含み、かつ場合によりＣＯ２のような他の気体 も含む気体中に低濃度で含有されるＨ２Ｓを除去するための装置であって、処理 すべき気体を冷却するための系（４６，２ａ）（処理すべき気体の給送導管（８ ）を備え、かつ気体用出口（５ａ）および液体用出口（７）も有する）、洗浄塔 （３）（その頂部に気体用出口（９ｂ）を、上部に再生された吸収液の入口（１ ０）を、下部にはＨ２Ｓ含有吸収液の出口（１１）及び気体入口（５ｂ）を有し 、この気体入口は冷却系の気体出口（５ａ）に連結する）、並びに再生塔（２０ ）（その頂部に酸性気流の出口（２１）を有し、底部に再生された吸収液の出口 （２３）があって、この吸収液出口は洗浄塔（３）の吸収液入口（１０）と導管 （２６）によって連結しており、再生塔の上部にはＨ２Ｓ含有吸収液の入口（２ ２）がありね、この入口は導管（２４）により洗浄塔（３）の対応する出口（１ １）に連結する）より成り、さらに、再水和塔（４）（その頂部に気体出口（１ ２）を、上部に液体入口（１４）を、下部に液体出口（１５）及び気体入口（９ ｃ）を有し、この気体入口は洗浄塔の気体出口（９ｂ）と通じている）と、一端 が再水和塔（４）の液体出口（１５）に連結し他端がその塔（４）の液体入口（ １４）に連結している再水和用の水の回路（４４）とを含み、該回路（４４）は 冷却系（４６，２ａ）と共働していて、一方では、処理すべき気体の冷却により 凝縮した水が冷却系の液体出口（７）を経て再水和用回路に法人し、他方では、 この回路の再水和用水が処理すべき気体との熱交換（４６）により加熱されるよ うになっており、再水和用水の回路（４４）には更に処理すべき気体が含有する 水の循環（４５）と冷却（４０）を確保するための手段（これらの手段は再水和 塔の出口と冷却系の間に位置する）と場合により廃水を導入するための手後を具 備することを特徴とする装置。 １１．処理すべき気体を冷却するための系が間接熱交換器（４６）と、入口（４ ９）を有しかつ気体出口（５ａ）及び液体出口（７）を備えた凝縮容器（２ａ） とから成り、前記出口はそれぞれ冷却系の気体及び液体の出口を構成し、間接熱 交換器（４６）の導管の一つは再水和用水回路（４４）の一部を形成し、一方該 交換器の他の導管は処理すべき気体の給送導管（８）を凝縮容器（２ａ）の入口 （４９）に連結することを特徴とする請求項１０に記載の装置。 １２．冷却系が、上部に気体出口（５ａ）及び液体入口（６）を備え下部には処 理すべき気体の給送導管（８）及び液体出口（７）を備える冷却塔（２）より成 り、前記の気体（５ａ）及び液体の出口（７）はそれぞれ冷却系の気体及び液体 の出口を形成し、前記冷却塔（２）はその液体の入口（６）及び出口（７）を介 して再水和用水回路（４４）に連通していることを特徴とする請求項１０に記載 の装置。 １３．冷却塔（２）は、入口（３６）及び出口（３７）を含みかつその入口（３ ６）が前記冷却塔の液体入口（６）を構成する間接熱交換装置１３５）を装備し ており、前記装置（３５）はその入口（３６）及び出口（３７）を介して再水和 用水回路（４４）に連通していることを特徴とする請求項１２に記載の装置。 １４．冷却塔（２）及び再水和塔（４）が同一の塔（４１）の重なった独立の二 区画（２，４）を形成することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置。 １５．冷却塔（２）、洗浄塔（３）及び再水和塔（４）が同一の塔（１）の三つ の重なった区画、即ち下方の冷却区画（２）、中間の洗浄区画（３）及び上方の 再水和区画（４）を構成し、その結果区画（２）の気体出口と区画（３）の気体 入口とが合致して気体の流路（５）を形成し、区画（３）の気体出口と区画（４ ）の気体入口とが合致して気体の流路（９）を形成することを特徴とする請求項 １２又は１３に記載の装置。