JPH0720529B2 - 硫化水素の吸収方法 - Google Patents
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- JPH0720529B2 JPH0720529B2 JP63305883A JP30588388A JPH0720529B2 JP H0720529 B2 JPH0720529 B2 JP H0720529B2 JP 63305883 A JP63305883 A JP 63305883A JP 30588388 A JP30588388 A JP 30588388A JP H0720529 B2 JPH0720529 B2 JP H0720529B2
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Description
つの局面において、本発明はCO2も含有するガスからH2S
の選択的な吸収に関する。
純物としてH2SとCO2ガスの両方を含有する。吸収された
H2Sの脱着に対するのと同様に、これらのガス流からH2S
の選択的な除去に対するたくさんの方法が知られてい
る。しかしながら、これらの一般に使用されるものより
H2SとCO2を分離するのにいつそう効率的である新しいH2
S吸収剤を開発することが常に要求されている。
選択的な除去方法を提供することにある。本発明のもう
一つの目的はH2Sの吸収後脱着する方法を提供すること
にある。ほかの目的及び利点は詳細な開示及び付け加え
た特許請求の範囲から明らかになるであろう。
ガスフイードを、アルカリ金属エチレンンジアミンテト
ラアセテート及びアルカリ金属ニトロトリアセテートか
らなる群から選ばれた少なくとも1種類の溶解した吸収
剤を含む溶液と接触させるが、ただしH2Sを酸化できる
(多価金属の酸化性化合物、特に+3価の酸化状態のFe
の化合物のような)酸化剤の実質的な不在下に、ガスフ
イードからCO2よりH2Sを単位時間当り多く吸収するよう
な接触条件のもとで吸収帯域において接触させること、 から成る工程を含む。
わち工程(a)において前記の少なくとも1種類の吸収
剤を含む前記溶液によつて吸収されたH2Sを実質的に脱
着することから成る追加の工程を含む。好ましくはH2S
の脱着は吸収したH2S及びCO2を含有する吸収剤溶液に熱
及び/又は減圧を適用することによつて、さらに好まし
くは(c)すなわちこのように再生された吸収剤溶液の
上方へガス(蒸気)相から脱着されたH2Sを除去するこ
とから成る工程を続行することによつて実行される。か
くして再生された吸収剤溶液は工程(a)の吸収帯域へ
リサイクルすることができ、また本発明の方法に従つて
H2Sの選択的吸収に再使用することができる。
切なガスフイード(またここに“ガス混合物”、“ガス
流”、“ガスフイード流”又は“ガス状フイード流”と
しても言われる)の精製にも使用することができる。こ
こに使用されるとき、“流”という述語はバツチプロセ
スと同様に連続プロセスに応用することがよく知られ
る。これらのガス流中のH2S含量は通常約0.001〜約10容
積%H2Sの範囲内、好ましくは約0.1〜約3容積%H2Sの
範囲内にある。これらのガス流中のCO2含量は通常約0.1
〜約20容積%の範囲内、好ましくは約1〜約10容積%CO
2の範囲内にある。吸収されたH2Sを元素状の硫黄又は正
の酸化状態の硫黄化合物、たとえばH2SO3又はH2SO4に酸
化することができる強い酸化性のガス(オゾンのよう
な)はガスフイード中に実質的に不在であるべきであ
る。
スの画分、原油の蒸留からのガス流、石炭(亜炭を含
む)の熱分解によつて生成されたガス、石炭(亜炭を含
む)液化工程で得られるガス、産業廃ガス、などであ
る。これらのガス流はH2S及びCO2のほかに、CO、SO
X(硫黄酸化物)、NOX(窒素酸化物)、アルシンなどの
ようなほかに望ましくない不純物を含む可能性があるこ
とが理解される。しかしながら、これらのほかの不純物
の量は、本発明に従うH2Sの選択的吸収を著しく妨げる
レベルを超えてはならない。
レンジアミンテトラアセテート又はアルカリ金属ニトリ
ロトリアセテート又はこれらの化合物の任意と混合物
(塩としても参照される)でもありうる。好ましいアル
カリ金属はナトリウム又はカリウム塩である。目下特に
好ましいものは四カリウムエチレンジアミンテトラアセ
テート(K4EDTA)及び三ナトリウムニトリロトリアセテ
ート(Na3NTA)である。以上列挙した吸収剤は、水、低
級脂肪族アルコール(たとえば、分子当り1〜6個の炭
素原子を有するもの)、エチルアセテートのようなエス
テル、アセトンのようなケトン、など、及び上記の混合
物のようなどのような好適な溶媒にも可溶である。好ま
しくは水が溶媒として使用される。
(好ましくは水溶液)も使用することができる。好まし
くは、アルカリの金属エチレンジアミンテトラアセテー
ト又はアルカリ金属ニトリロトリアセテートの濃度は約
0.5〜約3モル/の範囲内、さらに好ましくは約1〜
約2モル/の範囲内にある。
生するように)吸収剤溶液から除去されるから、吸収さ
れたH2Sを元素状の硫黄(又は正の酸化状態の硫黄をも
つ化合物に)に酸化することできる酸化剤は吸収剤溶液
中に実質的に不在でなければならない。特に、過酸化水
素及び第二鉄化合物(すなわち、エチレンジアミン四酢
酸、又はニトリロ三酢酸、又はこれら2種類の酸の塩の
第二鉄錯塩のような、+3価の酸化状態のFeの化合物)
は吸収剤溶液中に実質的に不在であるべきである。S
n+4、V+5、Cr+6、Mo+6、Mn+7、Mn+6、CO+3などのよう
な、高い酸化状態のほかの多価金属(特に遷移金属)の
酸化性化合物も吸収剤溶液中に実質的に不在であるべき
である。これらの酸化性化合物の痕跡量は本発明に従う
H2Sの吸収及び脱着を著しく妨げないかぎり存在しても
よいことは当然だと思われる。
剤溶液は、カーク、オスマーの化学技術の百科辞典、第
7巻、135〜142頁に記述されているような、少なくとも
1種類の適切な金属腐食抑制剤の有効は量を含有するこ
とが好ましい。腐食抑制剤は本発明のH2S吸収反応工程
を有害に妨げてはならないことは当然だと思われる。目
下好ましい腐食抑制剤は効果的であるレベルで、より好
ましくは約0.02〜0.2g/の濃度で存在する2−メルカ
プトベンゾチアゾール(C7H5NS2)である。
用することができる。H2S吸収工程において、温度は約4
0〜約200゜F(好ましくは約50〜90゜F)の範囲内で、圧
力は約0〜100psig(好ましくは約0psig)の範囲内であ
りうる。フイードガスと吸収剤溶液の接触時間は大幅に
変えることができて(装置の型に依存して)、通常約0.
1分〜10時間(好ましくは約10〜60分)の範囲である。
使用された吸収剤溶液からH2Sを脱着する工程におい
て、温度は通常約30〜約220゜F(好ましくは約50〜90゜
F)の範囲であり、圧力は通常約0.1トール〜約2気圧、
好ましくは約0.1トール〜約1気圧の範囲内である。脱
着されたH2Sガスは通常ガス流(たとえば、不活性ガス
流)によつてこのように再生された吸収剤溶液の上方の
気相から追い払われるか又はポンプでくみ出される。
工程に使用することができる。ガスと液体吸収剤の接触
用の商業的な吸収及び脱着(再生)装置及び該装置を操
作する技術は当技術に精通している者にはよく知られて
おり、またカーク・オスマーの“化学技術の百科辞
典”、第1巻、53〜55頁及び88〜96頁、1978年のような
たくさんの技術的刊行物に記述されている。最もありふ
れたガス吸収技術は、上に引用した刊行物に記述されて
いるような気泡捕そく板、網目板、もしくはスプレーノ
ズルなどを備えた、または適切な充填材で満たされた向
流カラムを使用する技術である。フイードガス及び吸収
剤溶液の供給速度は特有なカラム装置、フイードガスの
組成、H2S吸収及びH2S/CO2分離に望まれる効率などに依
存し、かつ当技術に精通した者によつて容易に最適化さ
れる。
H2S吸収容量及びH2S/CO2分離効率が達成される様な多く
の回数H2Sの脱着によつて再生されることが可能であ
る。脱着されたH2Sは、たとえばメルカプタンの製造
用、クラウス法で元素状の硫黄にH2Sを転換するためな
ど、さまざまの最終用途に利用することができる。
ものであつて、本発明の範囲を不当に限定するものに考
えられるべきでない。
収速度を測定するための実験的設備を説明する。ポンプ
によつて約0.1トール(mmHg)の圧力に排気できて次い
で圧力760トールまでガス(H2S又はCO2)を満たすこと
ができるガラス装置を吸収試験用に使用した。ガラス装
置の主要部は容量的100ccのガスため球状物、ゴムの隔
壁(それを通して皮下注射器によつて液体吸収剤が注入
できる)を作りつけた容積約60ccの吸収フラスコ、及び
圧力ゲージを取り付けたMKS/バラトロン圧力センサーで
あつた。
することもできた。
について試験した:(A) 1.14モル(1.14M)メチルジエタノールアミン(MDE
A)、(B)1.14Mトリエタノールアミン(TEA)、
(C)1.14M三ナトリウムニトロトリアセテート(Na3NT
A)及び(D)1.14M四カリウムエチレンジアミンテトラ
アセテート(K4EDTA)。これらの溶液の1種類の約5cc
の試料は排気すみの吸収フラスコ中へゴム隔壁を通して
注入された。溶液は吸収フラスコ内に置かれた磁気攪拌
棒によつて攪拌され、そして真空ポンプによつて脱気さ
れた。それからガス、H2S又はCO2はガス入口弁を通して
排気されたため粒状物中へ導入された、弁はその後再び
閉じられた。全ガス圧は通常約200〜800トールの範囲で
あつた。ガラス装置のすべての部分は室温(約26℃)で
あつた。吸収フラスコに対する弁はそれから開かれたそ
の結果生じる圧力は測定された。圧力測定は通常はH2S
吸収試験においては1〜2分の周期で、CO2吸収試験に
おいては10〜20分の期間で行なわれた。
及びK4EDTA(実施例I参照)によるH2S及びCO2の吸収速
度を、2種類の商業的に使用されている吸収剤、MEDA及
びTEA(実施例I参照)による速度と比較して説明す
る。
EAによる、H2SおよびCO2のそれぞれの吸収を示す。第4
図はNa3NTA、K4EDTA、MDEA及びTEAによつて示されたCO2
の吸収速度を描写する。第1〜4図の吸収曲線は、実施
例Iの反応工程に従つて行なわれた典型的な試験運転で
得られた。
くて本発明の吸収剤Na3NTA及びK4EDTAに対してと比較対
照吸収剤MDEAに対してとはおおよそ同じであつた。しか
しながら、CO2の吸収速度はMDEA及びTEAによる比較対照
試験におけるよりもNa3NTA及びK4EDTAによる本発明の試
験において著しく低かつた(特に第4図参照)。第1〜
3図は実質的にすべてのH2Sが吸収された時点で、入手
できるCO2の約10%以下がNa3NTA及びK4EDTAによつて吸
収されたが、一方入手できるCO2の10%以上がMDEAによ
つて吸収されたことを示す。このように、Na3NTA及びK4
EDTAはH2SとCO2を分離することにおいてMDEAよりいつそ
う効果的であつた。
できること及び吸収剤溶液はかくして再生できることを
説明する。第5図は、特定のH2S圧で吸収されたH2Sのミ
リモルとして表現された、新鮮な1.14MのNa3NTA溶液のH
2S吸収容量を示す。H2Sを飽和したNa3NTA溶液はそれか
ら0℃に冷却され、そしてできるだけ多くのH2Sを脱着
するように約10分間真空状態にされた。このように再生
されたNa3NTA吸収剤溶液はそれから再びH2S吸収のため
に使用した。第5図の第2の曲線は再生されたNa3NTA溶
液のH2S吸収容量を描写する。再生されたNa3NTA溶液のH
2S吸収容量は新鮮なNa3NTA溶液の吸収容量の約80%であ
つた。
されたとき、このように2回再生されたNa3NTA溶液の吸
収容量は1回再生されたNa3NTA溶液の吸収容量と本質的
に同じであつた。かくしてNa3NTA吸収剤溶液中に吸収さ
れたH2Sの約20%を残した、最初の再生工程の後、本質
的にすべての吸収されたH2Sは次の再生(脱着)工程で
脱着することができた。この結果は本発明のH2S吸収剤
はH2S吸収のために繰返し再生できて再使用できること
を示す。
変更及び改造が、本発明の範囲から離れることなく、開
示及び付け加えた特許請求の範囲の範囲内でなすことが
できる。
ル水溶液によるH2SとCO2の吸収速度を示す。 第2図は四ナトリウムエチレンジアミンテトラアセテー
トの1.14モル水溶液によるH2SとCO2の吸収速度を示す。 第3図はメチルジエタノールアミンの1.14モル水溶液に
よるH2SとCO2の吸収速度を示す。 第4図は三ナトリウムニトリロトリアセテート、四カリ
ウムエチレンジアミンテトラアセテート、メチルジエタ
ノールアミン及びトリエタノールアミンの1.14モル水溶
液のCO2吸収速度の比較を示す。 第5図は三ナトリウムニトリロトリアセテートの新鮮
な、及び再生された1.14モル水溶液のH2S吸収容量を描
写する。
Claims (10)
- 【請求項1】硫化水素及び二酸化炭素を含むガスフイー
ドをアルカリ金属エチレンジアミンテトラアセテート又
はアルカリ金属ニトリロトリアセテートである少なくと
も1種類の溶解した吸収剤を含む溶液と接触させること
からなる硫化水素を吸収する方法であって、硫化水素を
酸化することができる酸化剤の実質的に不在下で、前記
ガスフイードから単位時間当りCO2よりH2Sを多く吸収す
るような接触条件のもとで接触させることを特徴とする
硫化水素を吸収する方法。 - 【請求項2】前記少なくとも1種類の溶解した吸収剤が
四カリウムエチレンジアミンテトラアセテート又は三ナ
トリウムニトリロトリアセテートである請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】前記接触が多価金属の酸化化合物の実質的
な不在下に行われる請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】以下の化合物:過酸化水素、+3価の酸化
状態のFeの含有鉄化合物、+4価の酸化状態のSn含有ス
ズ化合物、+5価の酸化状態のV含有バナジウム化合
物、+6価の酸化状態のCr含有クロム化合物、+6価の
酸化状態のMo含有モリブデン化合物、+6価の酸化状態
のMn含有マンガン化合物、+7価の酸化状態のMn含有マ
ンガン化合物、+3価の酸化状態のCo含有コバルト化合
物がガスフイードに接触させるために使用した溶液に実
質的に不在である請求項1、2又は3に記載の方法。 - 【請求項5】硫化水素を元素の硫黄又は正の酸化状態の
硫黄含有化合物に酸化することができる酸化性のガスが
前記ガスフイードに実質的に不在である請求項1、2又
は3に記載の方法。 - 【請求項6】前記接触が4.4〜93.3℃(40〜200゜F)の
範囲内の温度と0〜7kg/cm2(0〜100psig)の範囲内の
圧力で行われる請求項1〜5のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項7】前記溶液がさらに効果的な量の適切な金属
腐食抑制剤を含有している請求項1〜6のいずれか一項
に記載の方法。 - 【請求項8】前記金属腐食抑制剤が2−メルカプトベン
ゾチアゾールである請求項7記載の方法。 - 【請求項9】再生溶液を得るように、前記溶液によって
吸収された硫化水素を実質的に脱着することを含む、請
求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項10】前記再生溶液上の気相から脱着工程にお
いて脱着された硫化水素を除去することを含む請求項9
記載の方法。
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