JPH0811170B2 - Method for preventing decomposition of chelating agent used for removal of hydrogen sulfide and redox catalyst formulation used therefor - Google Patents

Method for preventing decomposition of chelating agent used for removal of hydrogen sulfide and redox catalyst formulation used therefor

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JPH0811170B2
JPH0811170B2 JP61215598A JP21559886A JPH0811170B2 JP H0811170 B2 JPH0811170 B2 JP H0811170B2 JP 61215598 A JP61215598 A JP 61215598A JP 21559886 A JP21559886 A JP 21559886A JP H0811170 B2 JPH0811170 B2 JP H0811170B2
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マクマナス デレク
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ウィーラボレイター クリーン エアー システムズ,インコーポレイテッド
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,流体流から硫化水素を除去する改良された連
続循環プロセスに関し,このプロセスは,流体流をキレ
ート多価金属触媒溶液に接触させ且つプロセスでの再使
用を図って触媒溶液を再生する。さらに具体的には,本
発明は,前述の形態の硫化水素除去プロセスの実施中
に,アミノポリカルボキシル酸キレート剤の過剰な分解
および損失を防ぐ方法に関する。 (従来の技術及び発明が解決しようとする問題点) 気体流から硫化水素を除去するのに,キレート鉄触媒
水溶液を使用することは周知である。この溶液を硫化水
素含有気体と接触させ,硫化水素を元素イオウに酸化
し,同時に鉄を第二鉄から第一鉄の状態に還元する。こ
の溶液は,酸素含有気体に接触させて,鉄を第一鉄から
第二鉄の状態に酸化して再生して再使用する。 この分野における多くの先行技術特許は,限られた小
規模な実験研究に基づくものであるように思われる。そ
の結果,前述の特許の開示は,アミノポルカルボキシル
酸キレート剤を用いたこの種の硫化水素除去プロセスを
長期に渡って大規模に実施する際の主要な運転上の問題
を把握しておらず,また前述の問題を解決することをも
意図していない。例えば,前述の先行技術特許の多く
は,特に硫化水素の除去に最も効果的な中性またはアル
カリpH値において、チオ硫酸塩等のイオウの酸性酸化物
が生成することを問題としている。先行技術において
は,チオ硫酸塩の生成を阻止または最小限に抑制するた
めに,有機アミン,緩衝剤,およびその他の添加物を、
キレート鉄溶液に添加することを示唆している。例え
ば,Meulyの合衆国特許番号4,009,251においては,チオ
硫酸等の選択された酸のアルカリあるいはアルカリ性塩
を添加して、チオ硫酸塩の生成を阻止することが開示さ
れている。その他の方法として,再循環しているキレー
ト鉄溶液の一部を定期的に回収して、チオ硫酸塩の蓄積
を抑制すること,また低いpH値でプロセスを実施して、
チオ硫酸塩の生成を妨げることが示唆されている。 しかしながら,この種のプロセスを商業規模で長期に
わたって実施する場合には,チオ硫酸塩の生成および蓄
積は重大な問題ではないことが分かった。下記にさらに
詳細に述べるように,我々は,補充キレート剤の添加が
必要になるアミノポリカルボキシル酸キレート剤の化学
的分解および損失が,長期にわたるプロセスの大規模な
実施の経済的な実現可能性に影響をおよぼす最も重大な
運転上の問題であることに気づいた。 先行技術の研究者のうちの少しの者は,キレート鉄溶
液が『不安定』であり,さらに鉄化合物の望ましくない
沈澱が起こる可能性があることを知っていた。例えば,
英国特許番号999,799は,pHを細かく調整してキレート錯
体の分解を防ぐことを推奨している。英国特許番号999,
800は,触媒溶液の再生を慎重に制御して、鉄キレート
の過酸化を防ぐことを示唆している。Thompsonの合衆国
特許番号4,189,462は,鉄に対するエチレンジアミン四
酢酸(EDTA)の分子比を限定することが,キレート分子
の分解を回避するために考慮すべき重要な事柄であるこ
とを示唆している。Lynnの合衆国特許番号4,330,478
は,一般的に酸化に対する耐性が高いと言われているあ
る種の脂肪族ポリカルボキシル酸キレート剤を使用する
ことを示唆している。Roberts等の合衆国特許番号3,62
2,273は,選定された緩衝剤を添加し,キレート鉄錯体
の安定性が高いと言われている比較的高い値にpHを維持
することを開示している。Lynn等の合衆国特許番号4,27
8,646は,選定されたアミン塩安定剤を添加し,低いpH
値でキレートの安定性を得ることを示唆している。Diaz
の合衆国特許番号4,382,918,番号4,388,293,および番号
4,400,368は,種々のイオウ含有化合物および窒素含有
化合物を安定剤として添加し,キレート分解速度を低減
することを提案しているが,報告されたデータをみる
と,キレート損失の改善は比較的に僅かである。Blytas
の合衆国特許番号4,421,733は,安定させるだけの量の
重亜硫酸塩イオンを添加し,キレート分解速度を低減す
ることを開示している。 本発明がなされる以前の先行技術には,効果的で,環
境的に許容可能であり,かつ安価なキレート分解問題の
解決策はなかった。さらに硫化水素除去プロセスにおい
てキレートが不安定性を示す機構が適切に説明されたこ
ともなかった。 (問題点を解決するための手段) 触媒の不安定性の問題の徹底的な実験研究を行った結
果,触媒溶液の酸化再生の際に,キレート多価金属錯体
のアミノポリカルボキシル酸部分の窒素−炭素結合の分
離および破壊が生じることによって,アミノポリカルボ
キシル酸キレート剤の逓増性の化学的分解が起きること
が判明した。硫化水素の酸化過程において,多価金属が
より低い原子価状態に還元される場合は,窒素−鉄結合
が解除されて,励起状態ないしは活性状態の窒素原子が
存在するようになり,さらに続いて,多価金属をより高
い原子価状態に酸化するために溶液を再生する際には,
活性窒素原子の部位で窒素−炭素結合の破壊が起きると
考えられる。 本発明に従い,かつ前述のキレート分解機構に基づ
き,我々は,ある種の安定剤は,触媒溶液に混ぜると,
アミノポリカルボキシル酸キレート剤の分解の原因とな
る窒素−炭素結合の破壊を抑制ないしは防止するのに極
めて有効であることを発見した。特に,キレート剤とし
てニトリロ三酢酸(NTA),安定剤としてアルカリチオ
硫酸塩を用いる場合に,極めて良好な結果が得られる。
その他の効果的な安定化用の添加物としては,ある種の
低分子量の脂肪族アルコール,特にt−ブタノールおよ
びエチレングリコールを挙げることができる。 したがって,本発明の目的は,アミノポリカルボキシ
ル酸キレート剤によってキレート化された多価金属の触
媒水溶液を用いて、硫化水素を除去するプロセスの経済
的な実現可能性を高めることにある。 本発明のさらに具体的な目的は,前述の形態のプロセ
スにおいて,アミノポリカルボキシル酸キレート剤の過
大な分解および損失を防ぐ新規のかつ改良された方法を
提供することにある。 さらに本発明の目的は,アミノポリカルボキシル酸キ
レート剤の過大な分解を防ぐことのできる比較的に安価
でかつ環境的にも許容出来る安定剤の適量を、キレート
多価金属水溶液に混ぜることによって,前述の形態のプ
ロセス用の新規でかつ改良された触媒調合品を提供する
ことにある。 (実施例) 本発明について、以下に添付図面に基づいてより詳細
に説明する。 第1および第2図はそれぞれ,EDTAと酸化すなわち第
二鉄状態にある鉄,およびEDTAと還元すなわち第一鉄状
態にある鉄のキレート錯体の概略図、第3図は,EDTAの
一次および二次分解生成物を示す図、第4図は,EDTAの
一次および二次分解の速度を示すグラフ、第5図は,本
発明の望ましい実施態様において使用される安定化した
鉄キレート錯体の概略図である。 前述したように,キレート鉄触媒水溶液を用いた硫化
水素の除去に関するいくつかの先行技術特許は,水溶液
が『不安定』であること,かつ鉄化合物の沈澱が起こる
可能性があることを認めてはいるが,この問題の実際的
な重要性は認識していなかった。さらに,キレート鉄溶
液の不安定性の機構の適切な説明または理解は得られて
いなかった。それどころか,多くの先行技術特許は,主
に触媒溶液中でのチオ硫酸塩の生成と蓄積という疑わし
い問題に注意を向けているように思われる。 アミノポリカルボキシル酸キレート鉄溶液を用いる実
験室での研究あるいは小規模の商業的操業においては,
キレート剤の損失は深刻な問題ではなく,硫化水素の酸
化過程において、イオウスラリー生成物と共にキレート
剤を放棄することが原因であると思われる。しかしなが
ら,商業的環境において,大規模なプロセスユニットを
長期にわたって運転した結果,アミノポリカルボキシル
酸キレート剤の消費量は,実験室でのプロセスに基づく
推定から予測されるよりもずっと多いことが明らかにな
った。小規模な運転においては,総体的な薬品費用がま
だ比較的に低いために,キレート剤の損失は許容できる
ものと思えるかも知れない。このプロセスを,例えば少
なくとも約170時間という長期にわたって、大規模に実
施する場合には,わずかの避けることのできないキレー
ト剤の損失は,このプロセスで生じる化学的な分解に比
べると取るに足りないものとなり,また補充用キレート
剤の添加を必要にする化学的分解によるアミノポリカル
ボキシル酸キレート剤の消費は,このシステムを実施す
る上で最も重要な問題となる。さらに,ほとんどの状況
において,特に硫化水素の吸着および溶液の酸化再生の
ために、別々の容器または反応領域を用いて、このプロ
セスを嫌気システムで実施する場合は,チオ硫酸塩の生
成は深刻な問題ではないことが明らかになった。チオ硫
酸塩は硫化水素除去過程における副産物として生成する
が,その生成量は少なく,通常は5%を下回り,また運
転溶液中のチオ硫酸塩の蓄積が増すことは全くあるいは
殆どない。 徹底的な実験研究を行った結果,我々は,アミノポリ
カルボキシル酸キレート剤の化学的分解の機構を説明し
理解することに成功し,この機構に基づいて,前述の分
解を遅らせたり防止したりする極めて効果的な方法を発
見した。 硫化水素の除去に最も効果的な多価金属キレート剤の
ほとんどは,エチレンジアミン四酢酸(EDTA)およびそ
の同族体および密接に関連した化合物に代表されるアミ
ノポリカルボキシル酸タイプのものであることが,広く
認識されている。しかし不幸なことに,この種のキレー
ト剤は,硫化水素を除去するためにキレート多価金属水
溶液を使用し且つ酸化または曝気によって水溶液の再生
を行う、循環的な硫化水素の除去プロセスにおいて急速
に分解する。 第1図および第2図は,水溶液中において4−ナトリ
ウムEDTAと鉄によって形成された錯体の略図である。第
1図においては,6つの配位子すなわち『フック』が,第
二鉄状態の鉄についており,その通常の配位の必要事項
を全て満たしている。フックのうちの4つは酢酸配位子
とつながり,2つは,鉄と各EDTA分子の2個の窒素の間の
結合によって満たされている。第1図の略図には示され
ていないが,第7番目の結合対が,鉄と水酸基イオンの
間,あるいは鉄と別の鏡像錯体への架橋酸素の間に存在
することが文献に示唆されている。 周知のように,EDTA−鉄錯体水溶液を用いて気体流か
ら硫化水素を吸着する場合には,硫化水素は元素イオウ
に酸化され,同時に鉄は,多原子価の第二鉄から低原子
価の第一鉄に還元され,鉄の配位数は6から4に変わ
る。第2図は,鉄が第一鉄状態,すなわち低原子価状態
にある場合の,この錯体の形状を示している。鉄の配位
数が6から4に変化するので,2個の鉄結合,すなわち鉄
−炭素結合または鉄−窒素結合は解除しなくてはならな
い。しかし,第2図に示すように,鉄−窒素結合の解除
は,アミノポリカルボキシル酸分子の分解の原因である
と考えられる。 第1図では,各窒素は鉄と電子対を共有している。こ
の配列は,全ての核外電子を関係させようとする窒素の
傾向を満足させ,極めて安定した立体配置をつくる。ED
TAキレート第一鉄とNTAキレート第二鉄の水溶液を長時
間にわたって大気状態で曝気させたが,キレート錯体ま
たはキレート剤には測定可能な分解は起きなかった。し
かし,硫化水素除去プロセスにおいて,硫化水素の酸化
の際に、錯体中の鉄が第二鉄から第一鉄に還元される時
には,第2図にキレート環から外側に向いた電子対で示
したように,窒素のピラミッド構造がひっくりかえり,
窒素の錯体生成部位に空きが1つ生じる。したがって,
第2図の立体配置では,窒素は励起状態すなわち活性状
態にあるために,続いて起こる触媒溶液の酸化再生の際
に,EDTA分子のバックボーンに沿う窒素−炭素結合が,
窒素の不対電子の損失によって離れると考えられる。 我々が液体クロマトグラフィー技法を用いて調べた結
果,EDTAの主要な分解生成物はエチルイミノ二酢酸(EID
A)とイミノ二酢酸(IDA)であり,実質的にこれら2種
類の物質が,酸化再生中に触媒溶液から消失する全ての
EDTAを占めることを確認した。第3図は,EDTAの化学的
分解の進行を示した図である。主要な分解生成物はEIDA
およびIDAであるが,さらに我々は,IDAがさらに,おそ
らくN−メチルグリシンおよびグリシン,あるいはグリ
シンに関係する化合物にまで分解し,最終的な分解生成
物として酢酸を生じるということを明らかにした。 さらに我々の研究によって,循環式の硫化水素除去プ
ロセスにEDTAキレート鉄水溶液を使用する場合には,EDT
Aの分解速度は触媒活動度の見掛け損失速度をはるかに
上回ることがわかった。主要な分解生成物であるIDAお
よびその同族体は,EDTAほど早く分解することはない
が,それらの分解速度は,かなり多量のEDTAを定期的に
または連続的に添加しなければ,高い鉄濃度でプロセス
を行うことを不可能とするのに十分な早さである。第4
図においては,『EDTA』と名付けた曲線が,繰り返しサ
イクルで硫化水素吸着にEDTAキレート鉄水溶液を使用し
酸化再生を行う場合の,EDTAの急速且つ逓増的な分解と
損失を示している。『IDA同族体』と名付けた曲線は,
水溶液中の一次分解生成物の濃度が最大まで上昇して,
その後IDAの二次分解が起こるとこの濃度が減少するこ
とを示している。『グリシン』と名付けた曲線は,二次
分解が進むにつれて,グリシンあるいはグリシン関連化
合物の濃度が補足的に上昇することを示している。 前述の実験結果から,水溶液の鉄損失は,同じ期間に
予測されるEDTAの損失をはるかに下回るために,IDAおよ
びその同族体は,ある程度鉄をキレート化する能力があ
るという結論に達した。さらに,IDAは鉄をキレート化す
る能力があるが,鉄酸化物の漸次的な沈澱および損失を
伴うことなく硫化水素の酸化−触媒再生循環プロセスを
維持する能力はないと結論した。 N−ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDT
A),ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA),および1
個のニトリロ基を有するニトリロ三酢酸(NTA)等のそ
の他のアミノポリカルボキシル酸キレート剤を用いるキ
レート鉄水溶液についても同様な試験を行って,キレー
トの不安定度を調べた。それらの物質は全て,循環的な
硫化水素酸化触媒再生プロセスに使用した場合に,同様
な化学的分解特性を示すことが判明した。 前述のキレート分解機構の説明によると,鉄が第一鉄
に還元される際の,キレート鉄錯体の窒素原子の立体反
転およびその結果生じる活性化によって,その後の触媒
溶液の酸化再生の際に、窒素−炭素結合の破壊あるいは
崩壊に至る。公知の窒素を含まないその他の鉄キレート
剤,例えばアセチルアセトンすなわち2:4ペンタンジオ
ンは,pHが中性または弱いアルカリの水溶液中に、第二
鉄を保持するのに必要な強いキレート化作用を示さな
い。このように,窒素原子の錯体生成傾向は,キレート
分解問題の原因となるばかりでなく,キレート鉄硫化水
素除去プロセスにおいて最も効果的な、アミノポリカル
ボキシル酸キレート剤の際立った特徴である。したがっ
て,このプロセスの経済的な実現可能性を高めるために
は,触媒水溶液の酸化再生の際に,励起または活性状態
にある窒素が,窒素−炭素結合破壊を受ける傾向を抑制
する効果的な方法をもたらす必要がある。 種々の有機物質および無機物質について,安定化添加
物としての可能性を探ったが,ほんのわずかの物質だけ
が著しい効果を示すことがわかった。さらに費用,毒
性,および環境的許容性について考慮した結果,アミノ
ポリカルボキシル酸キレート剤の分解を遅延あるいは阻
止するには,アルカリチオ硫酸塩が最も利用しやすく且
つ効果的な安定剤であることがわかった。硫化水素除去
プロセスにおいてチオ硫酸塩が形成され、かつ再循環運
転水溶液中にチオ硫酸塩が蓄積することは、きわめて望
ましくないことであり,出来る限り防ぐ必要があるとす
る多くの根拠に基づく先行技術研究者の考えに照らす
と,この発見は特に驚くべきものであった。本発明がな
される前には,触媒水溶液にチオ硫酸塩を混入すること
およびチオ硫酸塩を適切な濃度に保持することによっ
て,硫化水素除去プロセスを長期にわたり大規模に実施
する際に、キレート分解を経済的に許容できるレベルま
で低減できることは知られていなかった。 したがって,本発明の具体的な一実施態様は,硫化水
素除去−触媒再生の循環プロセスにおいて、アミノポリ
カルボキシル酸キレート多価金属水溶液を使用するこ
と,かつ触媒再生過程において、キレート剤の窒素−炭
素結合の破壊を遅延あるいは阻止するのに有効な量のア
ルカリチオ硫酸塩を溶液に混入することから成る。『ア
ルカリチオ硫酸塩』という用語には,アルカリ金属チオ
硫酸塩,アルカリ土類金属チオ硫酸塩,チオ硫酸アンモ
ニウム,および例えばハイドロサルファイド等の運転水
溶液中において、チオ硫酸塩イオンを生成する能力があ
るその他のイオウ含有化合物から成るチオ硫酸塩イオン
前駆物質を含むものである。入手の容易さおよび費用を
考慮して実際的な観点から見ると、通常は最初の運転水
溶液を調製するのに、チオ硫酸アンモニウムあるいはチ
オ硫酸ナトリウムを使用し,さらにプロセスの実施中
に,チオ硫酸塩の濃度を望ましい有効なレベルに維持す
るのに必要な場合には、時々添加物として使用すること
になろう。 望ましいキレート安定化作用は,運転水溶液中のチオ
硫酸塩濃度が約0.3重量%から約30重量%の範囲,また
約3g/lから約300g/lの範囲内にあり,望ましくは約10g/
lから約50g/lの範囲内にある時に得られる。最高の結果
を得るためには,キレート多価金属錯体の個々の窒素原
子について、少なくとも1モルのチオ硫酸塩が存在する
必要があり,さらに望ましくは,効果的な安定化を行う
には,窒素に対するチオ硫酸塩の分子比を約1.5:1ある
いは2:1のレベルに保つ必要がある。 本発明に使用するアミノポリカルボキシル酸キレート
剤には,モノアミノポリカルボキシル酸,ポリアミノポ
リカルボキシル酸,ポリアミノアルキルポリカルボキシ
ル酸,およびポリアミノヒドロキシアルキルポリカルボ
キシル酸を含む。通常は,前述の種類のキレート剤は,
単独または混合物として,それらのアルカリ金属塩,特
にナトリウム塩の形で使用する。ポリアミノポリ酢酸お
よびポリアミノヒドロキシエチルポリ酢酸,あるいはそ
れらのナトリウム塩が特に望ましい。前述のクラスに属
する有用なキレート剤の具体例としては,ニトリロ三酢
酸(NTA),エチレンジアミン四酢酸(EDTA),N−ヒド
ロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA),およ
びジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)がある。 本発明の望ましい一実施態様は,アミノポリカルボキ
シル酸キレート剤と,Thompsonの合衆国特許番号4,189,4
62に開示されたポリヒドロキシタイプのキレート剤とを
組み合わせて使用する。ポリヒドロキシタイプのキレー
ト剤には,単糖類,二糖類,還元性単糖類,還元性二糖
類,単糖類酸,および二糖類酸,およびそれらのアルカ
リ金属塩が含まれる。特に,ソルビトールは,このタイ
プの望ましいキレート剤である。Thompsonの特許に説明
されているように,キレート剤を組み合わせると,広範
囲なpHおよびその他のプロセス条件において、水溶液中
に鉄を保持することができる。 本発明により,ニトリロ三酢酸(NTA)をアミノポリ
カルボキシル酸キレート剤として使用する場合には,第
二鉄の2つの異なる錯体が生成される可能性があること
が明らかになった。これらの錯体のうちの1つは,鉄1
分子あたりNTA1分子を持ち(単量体),もう一つの錯体
は,鉄1分子あたりNTA2分子を持つ(二量体)。単量体
のNTA−鉄錯体を循環式硫化水素除去プロセスに使用す
る場合には,キレート剤の分解速度は,EDTAの場合の分
解速度とほぼ同じであることがわかった。しかし驚いた
ことに,ほとんどの鉄が鉄1モル当たり2モルのNTAに
よってキレート化されるように、十分な量のNTAを用い
ると,分解速度は、EDTAを用いた場合の分解速度の約1/
3にまで低減する。さらに,触媒溶液に混入したアルカ
リチオ硫酸塩の分解遅延作用は,二量体のNTA−鉄キレ
ート錯体を使用する場合には,特に顕著であることがわ
かった。 したがって,本発明の望ましい実施態様は,少なくと
も約2:1の分子比でNTAと鉄を含有する触媒水溶液を使用
して,実質的に全ての鉄をNTA−鉄錯体の二量体として
存在させること,および実質的にキレート分解を遅延ま
たは阻止するのに有効な量のアルカリチオ硫酸塩を水溶
液に混入することから成る。本発明のこの望ましい実施
態様を使用することによって,アミノポリカルボキシル
酸キレート剤としてEDTAおよびHEDTAの組合せを使用
し,かつポリヒドロキシタイプのキレート剤としてソル
ビトールを用いて、大規模なプロセスの運転において経
験したアミノポリカルボキシル酸キレート剤の損失を、
10%以下に低減することができた。 先に述べた機構により,アミノポリカルボキシル酸キ
レート剤の分解は、触媒溶液の酸化再生の際に,窒素の
不対電子が失われるために起こり,アルカリチオ硫酸塩
安定剤は,キレート剤と錯体をつくるか会合し,鉄が第
二鉄から第一鉄に還元される時に,窒素原子によって放
出される不対電子を共有することによって,前述の分解
を遅延または阻止すると考えられる。第5図は,チオ硫
酸塩イオンが二量体のNTA−鉄錯体と会合し,還元され
た鉄錯体の酸化時に、窒素の結合が破壊されないよう
に、窒素原子を安定させる仕方と考えられるものの略図
である。第5図に示す立体配置の証拠として,我々は,N
TA二量体中のNTA1モル当たり硫酸塩が僅か1モルあるだ
けで、著しい安定化作用を有しているのに反して,EDTA
を用いたシステムにおいて、キレート剤の分解が許容出
来ないレベルにならないようにするには、高濃度のチオ
硫酸塩が必要であることを確認した。運転溶液中の鉄濃
度は,NTA濃度よりも定量しやすい場合があるので,場合
によっては溶液の鉄含有量を参照してチオ硫酸塩濃度を
モニターすることが便利であろう。例えば,本発明の望
ましい実施態様に従って、二量体のNTA−鉄錯体を用い
る場合には,溶液中の鉄に対するチオ硫酸塩の分子比
は,少なくとも2とし,望ましくは少なくとも3.5とす
る。 本発明の望ましい実施態様に従った運転触媒溶液の特
定の調合品において,約1000ppmの鉄を含有する溶液
は,鉄に対するNTAの分子比が約2:1となるような十分な
NTA,さらに鉄に対するチオ硫酸塩の分子比が約3.5:1と
なるような十分なチオ硫酸ナトリウムまたはチオ硫酸ア
ンモニウム,さらに鉄に対するソルビトールの分子比が
約0.5:1となるような十分なソルビトールを含有する。 Stretfordプロセスは,バナジウム塩およびアントラ
キノンジスルフォネート(ADA)のアルカリ水溶液を用
いて,硫化水素を除去する周知のプロセスである。Fent
on等の合衆国特許番号3,972,989は,チオ硫酸塩イオン
を水溶液に犠牲剤として添加すれば,プロセスの実施の
際に生成される過酸化水素によって、チオ硫酸塩の優先
的な酸化が起こるために,ADAの消費量が低下する可能性
があることを示唆している。しかし本発明において,チ
オ硫酸塩安定剤の大幅な消費すなわち損失はないことが
明らかになった。このことは,安定化の機構が,Fenton
等がStretfordプロセスについて提示したものとは全く
異なることを実証するものである。 本発明を実施するに当たって,望ましい手順は,最初
の運転触媒溶液を調製する際に,必要量のアルカリチオ
硫酸塩を含むことである。このようにすれば,新鮮な水
溶液は最初から安定するので,異常な運転状態や混乱が
しばしば発生するプロセスの最初の運転段階において,
触媒分解の可能性を最小限に抑えることができる。再循
環する触媒溶液を用いたプロセスの連続運転において,
チオ硫酸塩を望ましい濃度にすることができ,またその
濃度値は,使用した水溶液を回収し,さらに必要な場合
には新鮮なチオ硫酸塩を添加することによって維持する
ことができる。さらに,硫化水素除去プロセスにおい
て、キレート多価金属溶液を使用する際に,その場で生
成するチオ硫酸塩を利用することも,本発明の範囲に入
る。また必要とあれば,循環溶液の主流から小さな側流
を取り出して,チオ硫酸塩の生成(例えば,酸化によ
る)を促進する条件におき,その後に側流を主循環液流
に再合流させることもできる。 アルカリチオ硫酸塩に加えて,本発明に従って,ある
種の低分子量の脂肪族アルコールを安定化添加剤として
使用し,キレート分解を遅延あるいは阻止することもで
きる。このカテゴリーに属する望ましい物質は,3〜5個
の炭素原子をもつ一価アルコール,特にt−ブタノール
およびイソプロパノール等の有機鎖アルコールである。
さらに,エチレングリコールおよびプロピレングリコー
ル等の二価アルコールを使用してもよい。運転溶液中の
添加アルコールの濃度は,約20g/lから約100g/lでよ
い。Diazの合衆国特許番号4,402,930は,『調節剤』と
してある種の脂肪族一価アルコール,特にC9からC12
アルコールをキレート金属溶液に添加し,反応水溶液か
ら分離するのが困難な細かく分断した形状でイオウが生
成されるのを防ぐことを開示している。しかし,Diaz特
許は,キレートの分解問題を認識しておらず,キレート
分解を抑制するためにアルコールを添加することは教示
していない。 本明細書においては,本発明を多価金属として選択し
た鉄の使用に特に重点を置いて説明してあるが,アミノ
ポリカルボキシル酸キレート剤とともにキレートを形成
するその他の多価金属を使用することもできる。このよ
うな多価金属としては,銅,バナジウム,マンガン,白
金,タングステン,ニッケル,水銀,スズ,および鉛が
ある。 当業者においてよく知られている種々の方法はいずれ
も,必要な硫化水素含有気体と触媒水溶液との十分な接
触を達成するのに使用することができる。硫化水素の酸
化と触媒溶液の再生が同じ反応容器内で同時に行われる
好気性システム,あるいは硫化水素の酸化と触媒溶液の
再生が別個の容器または反応領域で行われる嫌気性シス
テムはその例である。これらの二種類のプロセスシステ
ムの詳細な説明については,前述のThompsonの特許を参
照されたい。Hardisonの合衆国特許番号4,238,462は,
本発明を実施するのに適した自動再循環プロセスおよび
装置を開示しており,さらにMancini等の合衆国特許番
号4,011,304は,このようなプロセスに使用する制御シ
ステムを開示している。 本発明のキレート鉄溶液は,望ましくは,適切な鉄塩
を水に溶解させ,キレート剤を別の水に溶解させ,それ
から2つの溶液を混合して濃縮物をつくることによって
調製する。この濃縮物のpHは,水酸化ナトリウムあるい
は炭酸ナトリウム等のアルカリ性物質を必要量だけ添加
することによって調整し,望みの中性あるいはアルカリ
pHの濃縮物とする。適量の濃縮物に,望ましい量の鉄を
含有する望ましい量の運転溶液を調製するのに必要な量
の水を加える。その後、必要量のアルカリチオ硫酸塩を
別の水溶液として添加する。運転溶液の鉄含有量は,処
理される気体およびその他の要因によって,広範囲に変
えることが可能である。典型的には,運転溶液の鉄含有
量は,約5ppmから約5000ppmの範囲であり,望ましくは2
00ppmから2000ppmとする。キレート剤の量は,少なくと
も溶液中の全ての鉄をキレート化するのに十分な量と
し,この量よりも幾分多めとすることが望ましい。前述
のように,本発明の望ましい実施態様においては,キレ
ート剤として十分な量のNTAを使用して,鉄がほとんど
鉄1モルあたり2モルのNTAによってキレート化される
ようにする。鉄に対するNTAの分子比は,実質的に全て
の鉄が二量体のNTA−鉄錯体として存在するように,少
なくとも2:1とする必要があるが,比が2:1をわずかに下
回る場合でも許容可能な結果が得られる。 硫化水素酸化過程における硫化水素含有気体と運転溶
液の接触は,しばしば大気の温度および圧力において実
施するが,約5℃から約65℃の範囲の温度,さらに大気
圧以下から100気圧あるいはそれ以上の範囲の圧力を用
いてもよい。pHの範囲は通常は約5.5から約10.5に維持
するが,Thompsonの特許番号4,189,462に述べられている
ように,特に溶液がポリヒドロキシタイプのキレート剤
をも含有する場合には,もっと高いpHを用いてもよい。
嫌気性システムにおいては,触媒溶液の再生は,大気状
態において,使用済み溶液を空気またはその他の酸素含
有気体と接触させることによって行う。 下記の具体的な実施例は,本発明を例示するものであ
る。 実施例I 硫化水素吸着用と触媒再生用に、別々の容器を備えた
小型の嫌気性パイロットプラントシステムを用いて,循
環的な硫化水素除去−触媒再生プロセスにおいて、NTA
−鉄キレート水溶液中へ安定剤として添加したチオ硫酸
ナトリウムの効果を評価した。各容器には,pH計および
レドックス電位計を装備した。同じパイロットプラント
ユニットを用いて,92時間の比較運転を行った。一つは
試験運転であり,キレート鉄溶液は,添加したチオ硫酸
塩安定剤を含んでいた。もう一つは対照運転であり,キ
レート鉄溶液にはチオ硫酸塩を添加しなかった。吸着容
器において、触媒溶液を未希釈の硫化水素ガスに接触さ
せ,さらに再生容器において、使用済みの触媒溶液を空
気と接触させたが,触媒溶液は2つの容器の間を連続的
に再循環させた。各運転において,再循環触媒溶液を同
じ流量に,また硫化水素ガスを同じ流量に保持した。意
図しなかったことであるが,再生容器内の空気流量が,
対照運転において試験運転よりも高くなったが,再生容
器内のレドックス電位は,実質的に各運転において同じ
であったので,空気流量の差異はキレート安定性の比較
には影響を及ぼさなかった。 対照運転用の触媒溶液を調製する際には,硫酸第二鉄
を水に溶解し,さらにNTA(ナトリウム塩)の水溶液を
別に調製し,pHは希硫酸で11.0から6.3まで低下させた。
次にキレート溶液を硫酸第二鉄溶液に加え,pHは希釈し
た水酸化ナトリウムで7.0に調整した。得られた濃縮物
を十分な量の水で希釈し,鉄の含有量が約1000ppmおよ
びNTA対鉄の分子比が2:1の運転溶液を必要量だけ調製し
た。チオ硫酸ナトリウムを水に溶解して触媒溶液に加
え,チオ硫酸塩の濃度を約50g/lとすることを別とすれ
ば,同じ手順を用いて試験運転用の触媒溶液を調製し
た。 パイロットプラント運転の際に,試験運転では,pHを
約7.0の望ましい範囲に維持するために、ほんの最小量
のアンモニウム水酸化物を添加することが一度だけ必要
であったが,対照運転では,アンモニウム水酸化物を多
数回にわたって添加する必要があった。各パイロットプ
ラントにおいて,分析のために触媒溶液の試料を定期的
に採取し,さらに運転開始から30,53および75時間後
に,吸着容器内に生成されたイオウを取り出して,運転
が支障なく行われるようにした。イオウの生成(硫化水
素の100%変換に基づく)は,双方の運転においてほぼ
同量であった。 パイロットプラント運転の際に採取した触媒溶液の試
料は,液体クロマトグラフィーを用いてNTAを,原子吸
光分光測光を用いて可溶鉄を,さらにヨードメトリーを
用いてチオ硫酸ナトリウムをそれぞれ定量分析した。こ
れらの定量分析の結果を下記の表1に示す。 表1のデータを見れば,NTAの分解速度は,試験運転
(試験A)においてきわめて大幅に低減し,NTAの濃度は
92.5時間で10.09g/lから8.73g/lに変化しているが,対
照運転においては,NTAは47時間経過直後に完全に分解し
てしまったことが分かる。NTA分解の抑制は,対照運転
と比較して試験Aの開始時から終了時まで可溶鉄の濃度
が高く保たれたことによっても証明されている。さらに
前述の表から,対照運転ではそれほどチオ硫酸塩が生成
されていないこと,また試験Aではチオ硫酸塩は全く分
解または損失していないことが分かる。 実施例II 実施例Iと同じパイロットプラント装置を用いて,そ
れぞれが約24時間にわたる一連の試験を行い,アルカリ
チオ硫酸塩以外の種々の考えられる安定化添加物がキレ
ート分解率に及ぼす影響を測定した。基本となる触媒溶
液は,分子比が2:1のNTAと鉄の水溶液であり,pHは約7.0
に調整した。試験溶液は,試験する添加物を適量だけ基
本触媒溶液に加え,水で希釈して望ましい鉄濃度にして
調製した。触媒溶液の試料は,8時間および24時間の間隔
で採取して分析を行い,NTAの濃度は,液体クロマトグラ
フィーを用いて定量した。この結果は下記の表2に示
す。 表2を見ると,試験Cで使用されたt−ブタノール
は,NTAの分解を無くす点でチオ硫酸ナトリウムと同等の
効果があるが,安定剤を使用しなかった対照試験では,
実質的に50%のNTAが消費されたことが分かる。さら
に,エチレングリコールを添加剤として用いた試験Bで
は,NTAの分解が約10%に抑制されたという事実が示すよ
うに,非常に効果的であるという結果が得られた。 実施例III これまで述べた実施例で使用されたものと同じ装置を
用いて一連の試験を行い,NTAと硫酸第二鉄の分子比が2:
1の溶液の安定化添加剤として使用した場合のチオ硫酸
塩の濃度の効果を判定した。各試験において,触媒溶
液,硫化水素供給ガス,および酸化用空気の流量は実質
的に同じである。NTAの分析は,液体クロマトグラフィ
ーによって行った。この試験結果を下記の表3に示す。 最低濃度のチオ硫酸塩(3.1g/l)を含有する試験Hに
おいて,NTAの安定性は,溶液中にチオ硫酸塩を含有しな
い対照運転のものの安定性よりもかなり高い。表に示し
た半減期の値は,試験の経過時間が一様でないので厳密
には比較することはできないが,最適なチオ硫酸塩濃度
が,パイロットプラント条件のもとで約12.5g/lである
ことを示している。これは,対照運転に比してNTAの安
定性を、24倍ほど高く保持するチオ硫酸塩の最低濃度で
ある。しかし,たとえチオ硫酸塩レベルが低くとも,対
照運転に比して10倍の改善が得られる。 実施例IV 実施例Iで述べたものと同じパイロットプラント装置
を用いて,チオ硫酸塩の添加がキレート鉄溶液中のEDTA
の分解に及ぼす影響を調べた。EDTAと鉄の分子比が約1.
1:1の硫酸第一鉄およびEDTA(ナトリウム塩)を用い,pH
を約7.0に調整して,触媒凝縮物を調製した。各試験用
の運転溶液は,鉄含有量が1000ppmとなるように凝縮物
を希釈し,さらに必要な量のチオ硫酸ナトリウムを添加
して調製した。 試験の結果は下記の表4に示す。さらに,比較用に,N
TAと鉄の分子比が2:1のNTA鉄溶液を用いた同様な試験で
得られた結果を示す。 試験の継続時間が一様でないので直接的な比較はでき
ないが,表4の半減期の値を見れば,チオ硫酸塩を添加
した試験LおよびMでは,EDTAの安定性が対照運転と比
較して6倍から10倍に増していることがわかる。これら
の結果は優れた改善が得られたことを示すものである
が,試験JではNTA−鉄の二量体を用いたシステムにお
いて、キレート安定性が24倍高まったことが分かる。 要約すると,本発明は,硫化水素除去−触媒再生の循
環プロセスに使用する場合に,キレート多価金属触媒溶
液のアミノポリカルボキシル酸キレート剤の過大な分解
を防止するための効果が高く,比較的に安価で,かつ環
境的に受入可能な手段を提供するものである。これまで
に長期の大規模なプロセス運転において見られた、許容
しがたい高いキレート消費率とは対照的に,本発明はキ
レート剤の消費量を,1日当たり運転溶液中のキレート剤
の全量のおよそ1〜2%未満に低減することが可能であ
る。通常の運転条件のもとでは,補充用のキレート剤の
費用は,生成されるイオウ1トン当たり約75ドルを下回
るものと考えられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Industrial Field of the Invention The present invention is an improved system for removing hydrogen sulfide from a fluid stream.
Regarding the continuous circulation process, this process breaks the fluid flow.
Contact with a polyvalent metal catalyst solution and reused in the process
The catalyst solution for regeneration. More specifically, the book
The invention is based on the implementation of the hydrogen sulfide removal process of the above-mentioned form.
And excessive decomposition of aminopolycarboxylic acid chelating agent
And how to prevent loss. (Problems to be Solved by the Prior Art and Invention) A chelating iron catalyst for removing hydrogen sulfide from a gas stream
The use of aqueous solutions is well known. Sulfide water
Oxidize hydrogen sulfide to elemental sulfur by contacting it with an element-containing gas
At the same time, iron is reduced from ferric iron to ferrous state. This
Solution is contacted with an oxygen-containing gas to remove iron from ferrous iron.
Oxidized to ferric state, regenerated and reused. Many prior art patents in this area have limited small
Seems to be based on extensive experimental research. So
As a result, the disclosure of the above-mentioned patent shows that aminoporcarboxyl
This type of hydrogen sulfide removal process using acid chelating agent
Major operational problems in long-term, large-scale implementation
Not knowing, and even solving the above problems
Not intended. For example, many of the aforementioned prior art patents
Is a neutral or alkane that is most effective in removing hydrogen sulfide.
Acidic sulfur oxides such as thiosulfate at potash pH values
Is generated. In the prior art
Prevents or minimizes the formation of thiosulfate.
To this end, add organic amines, buffers, and other additives,
It is suggested to be added to the chelated iron solution. example
For example, in Meuly's U.S. Pat.
Alkali or alkaline salts of selected acids such as sulfuric acid
Is added to prevent the formation of thiosulfate.
Have been. Another way is to recycle the killer
A portion of the iron solution is collected periodically to accumulate thiosulfate
And the process is carried out at low pH values,
It has been suggested to interfere with the formation of thiosulfate. However, this type of process can be
If it is carried out over a period of time, it is necessary to produce and store thiosulfate.
It turns out that the product is not a serious problem. Further below
As we will see in detail,
Chemistry of required aminopolycarboxylic acid chelating agents
Decomposition and loss can result in large-scale
The most significant impact on the economic feasibility of implementation
I realized it was a driving problem. Some of the prior art researchers found that chelating iron solutions
The liquid is “unstable” and is not desirable for iron compounds
I knew that precipitation could occur. For example,
British Patent No. 999,799 discloses a chelate complex with a finely adjusted pH.
It is recommended to prevent decomposition of the body. British patent number 999,
800 is an iron chelate that carefully controls the regeneration of the catalyst solution.
Suggests that it protects against peroxidation. United States of Thompson
Patent No. 4,189,462 refers to ethylenediamine
Limiting the molecular ratio of acetic acid (EDTA) is a chelating molecule
Is an important consideration to avoid
Suggests that. Lynn US Patent No. 4,330,478
Is generally said to be highly resistant to oxidation.
Use of certain aliphatic polycarboxylic acid chelating agents
Suggests that. US Patent No. 3,62 to Roberts et al.
2,273 is a chelating iron complex with the addition of a selected buffer.
Maintains pH at a relatively high value, which is said to be highly stable
Is disclosed. Lynn et al. US Patent No. 4,27
8,646 has a low pH when the selected amine salt stabilizer is added.
The value suggests to obtain chelate stability. Diaz
U.S. Patent Number 4,382,918, Number 4,388,293, and Number
4,400,368 are various sulfur-containing compounds and nitrogen-containing
Compound is added as a stabilizer to reduce chelate decomposition rate
Proposal to do this, but look at the reported data
And the improvement in chelate loss is relatively small. Blytas
U.S. Pat. No. 4,421,733 of US Pat.
Add bisulfite ion to reduce chelate decomposition rate
Is disclosed. Prior art prior to the present invention was effective and
Of the problem of chelate decomposition that is environmentally acceptable and inexpensive.
There was no solution. Furthermore, in the hydrogen sulfide removal process
The mechanism by which the chelate exhibits instability was properly explained.
There was no. (Means for Solving Problems) A thorough experimental study on the problem of catalyst instability was conducted.
As a result, a chelate polyvalent metal complex is used during the oxidation regeneration of the catalyst solution.
Of the nitrogen-carbon bond of the aminopolycarboxylic acid moiety of
Aminopolycarbohydrate is produced by separation and destruction.
Increasing chemical degradation of xylate chelators
There was found. During the oxidation process of hydrogen sulfide, polyvalent metal
Nitrogen-iron bond when reduced to a lower valence state
Is released and the excited or activated nitrogen atom is
To be present and, subsequently, higher polyvalent metals
When regenerating the solution to oxidize to a higher valence state,
When the breaking of the nitrogen-carbon bond occurs at the site of the active nitrogen atom
Conceivable. In accordance with the present invention and based on the aforementioned chelate decomposition mechanism.
When we add some stabilizers to the catalyst solution,
It may cause the decomposition of the aminopolycarboxylic acid chelating agent.
To suppress or prevent the destruction of the nitrogen-carbon bond
It was discovered that it was very effective. Especially as a chelating agent
Nitrilotriacetic acid (NTA), Alkalithio as stabilizer
Very good results are obtained when using sulphates.
Other effective stabilizing additives include certain types of additives.
Low molecular weight aliphatic alcohols, especially t-butanol and
And ethylene glycol. Therefore, the object of the present invention is to provide aminopolycarboxylates.
Touch of polyvalent metals chelated by acid chelating agents
Economy of the process of removing hydrogen sulfide using aqueous medium
It is to raise the real feasibility. A more specific object of the present invention is to provide a process of the above-mentioned form.
Of the aminopolycarboxylic acid chelating agent
New and improved methods to prevent major degradation and loss
To provide. A further object of the present invention is the aminopolycarboxylic acid key.
Relatively inexpensive to prevent excessive decomposition of rate agent
And an environmentally acceptable stabilizer in an appropriate amount
By mixing with a polyvalent metal aqueous solution,
Providing new and improved catalyst formulations for processes
It is in. (Example) The present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Explained. Figures 1 and 2 show EDTA and oxidation, respectively
Iron in the ferric state and reduced with EDTA, ie ferrous iron
Schematic diagram of iron chelate complex in the state
Figure 4 shows the primary and secondary degradation products.
A graph showing the rate of primary and secondary decomposition, Fig. 5
Stabilized used in the preferred embodiment of the invention
It is a schematic diagram of an iron chelate complex. As mentioned above, sulfurization using an aqueous chelate iron catalyst solution
Some prior art patents on the removal of hydrogen are aqueous solutions.
Is "unstable" and precipitation of iron compounds occurs
Although admitting that there is a possibility
I was not aware of its importance. In addition, chelate iron solution
No proper explanation or understanding of the mechanism of liquid instability has been obtained.
did not exist. On the contrary, many prior art patents
The suspicion of formation and accumulation of thiosulfate in the catalyst solution
It seems that they are paying attention to some problems. Aminopolycarboxylic acid chelated iron solution
For laboratory research or small commercial operations,
Loss of chelating agent is not a serious problem, as hydrogen sulfide acid
Chelate along with sulfur slurry product
It seems that the cause is abandonment of the drug. But Naga
Have a large process unit in a commercial environment.
As a result of long-term operation, aminopolycarboxylate
Acid chelator consumption is based on laboratory processes
Clearly much more than predicted
Was. For small-scale operations, the total drug cost is
However, the loss of chelating agent is acceptable because it is relatively low
It may seem like a thing. This process can be
It will be carried out on a large scale for a long time of about 170 hours at least.
If you apply it, a slight unavoidable beauty
The loss of coating agent is relative to the chemical decomposition that occurs in this process.
It becomes insignificant when slipped, and it is a replenishing chelate.
Aminopolycal by chemical degradation requiring the addition of agents
Consumption of voxylic acid chelating agent implements this system
Is the most important issue in Furthermore, in most situations
Of hydrogen sulfide adsorption and oxidative regeneration of solution.
For this purpose, use a separate container or reaction area to
If the process is performed in an anaerobic system, thiosulfate
It has become clear that success is not a serious problem. Thiosulfur
Acid salt forms as a by-product in the process of removing hydrogen sulfide
However, its production is small, usually less than 5%, and
No or increased thiosulfate accumulation in the transfer solution
Almost never. As a result of thorough experimental research, we found that
Explain the mechanism of chemical decomposition of carboxylic acid chelating agents
Succeeded in understanding, and based on this mechanism,
Innovate extremely effective ways to delay or prevent solutions
I saw. The most effective polyvalent metal chelating agent for removing hydrogen sulfide
Most are ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and its
Amides represented by homologues and closely related compounds of
It is widely known that it is of the nopolycarboxylic acid type.
Is recognized. But unfortunately, this kind of killer
The chelating agent is a chelating polyvalent metal water to remove hydrogen sulfide.
Regeneration of aqueous solutions using solutions and by oxidation or aeration
Rapid in cyclic hydrogen sulfide removal process
Disassemble into. Figures 1 and 2 show 4-Natri in aqueous solution.
1 is a schematic diagram of a complex formed by um-EDTA and iron. First
In Figure 1, the six ligands or "hooks" are
About ferric iron and its normal coordination requirements
Meets all. Four of the hooks are acetate ligands
Two between the iron and the two nitrogens of each EDTA molecule.
Filled by the bond. Shown in the schematic diagram of FIG.
But the seventh bond pair is the iron and hydroxyl ion
Exist between, or between the bridging oxygen to iron and another mirror image complex
It has been suggested in the literature. As is well known, EDTA-iron complex aqueous solution is used for gas flow.
In the case of adsorbing hydrogen sulfide from hydrogen, hydrogen sulfide is elemental sulfur.
At the same time iron is converted from polyvalent ferric iron to low atoms
Valence is reduced to ferrous iron, and the coordination number of iron changes from 6 to 4.
You. Figure 2 shows that iron is in the ferrous state, that is, in the low valence state.
The shape of this complex is shown in FIG. Iron coordination
Since the number changes from 6 to 4, there are two iron bonds, namely iron
-Carbon bond or iron-nitrogen bond must be broken
No. However, as shown in Figure 2, the release of the iron-nitrogen bond
Is responsible for the degradation of aminopolycarboxylic acid molecules
it is conceivable that. In Fig. 1, each nitrogen shares an electron pair with iron. This
The array of is the nitrogen of which attempts to relate all extranuclear electrons.
Satisfy the tendency and create an extremely stable configuration. ED
Long-term aqueous solution of TA-chelated ferrous iron and NTA-chelated ferric iron
It was aerated under atmospheric conditions for a period of time
There was no measurable decomposition of the chelating agent. I
Oxidation of hydrogen sulfide during the hydrogen sulfide removal process
When the iron in the complex is reduced from ferric iron to ferrous iron during
Is shown in Fig. 2 by the electron pair facing outward from the chelate ring.
As you can see, the pyramid structure of nitrogen is turned over,
There is one vacancy in the nitrogen complex formation site. Therefore,
In the configuration shown in Fig. 2, nitrogen is in the excited or active state.
During the subsequent oxidative regeneration of the catalyst solution due to
In addition, the nitrogen-carbon bonds along the backbone of the EDTA molecule are
It is considered that they are separated by the loss of unpaired electrons of nitrogen. The results we investigated using liquid chromatography techniques
The major decomposition product of EDTA is ethyl iminodiacetic acid (EID
A) and iminodiacetic acid (IDA), which are essentially these two
Of the class of substances that disappear from the catalyst solution during oxidative regeneration
It was confirmed that it occupied EDTA. Figure 3 shows the chemical composition of EDTA.
It is the figure which showed progress of decomposition. The main degradation product is EIDA
And IDA, but we also say that IDA
Raku N-methylglycine and glycine, or glycine
Decomposes into compounds related to syn and finally decomposes
It was revealed that acetic acid was produced as a substance. In addition, our research shows that a circulating hydrogen sulfide removal system
When using EDTA chelated iron solution in the process, EDT
The decomposition rate of A far exceeds the apparent loss rate of catalytic activity.
It turned out to exceed. IDA, which is the main decomposition product,
And its homologues do not degrade as fast as EDTA
However, their decomposition rate is very high in EDTA at regular intervals.
Or process with high iron concentration if not added continuously
Fast enough to make it impossible to do. Fourth
In the figure, the curve named "EDTA" is a repeating curve.
Use the EDTA chelated iron aqueous solution for hydrogen sulfide adsorption on the icicle
The rapid and incremental decomposition of EDTA during oxidative regeneration
It shows the loss. The curve named "IDA homologue" is
The concentration of primary decomposition products in the aqueous solution increased to the maximum,
Subsequent secondary degradation of IDA may reduce this concentration.
Is shown. The curve named "glycine" is a quadratic
As degradation progresses, glycine or glycine association becomes
It shows that the concentration of the compound increases complementarily. From the above experimental results, the iron loss in the aqueous solution was
In order to be well below the expected loss of EDTA, IDA and
And its homologues have some ability to chelate iron.
The conclusion was reached. In addition, IDA chelate iron
However, the gradual precipitation and loss of iron oxide
Hydrogen sulfide oxidation-catalyst regeneration circulation process without
He concluded that he had no ability to sustain. N-hydroxyethyl ethylenediamine triacetic acid (HEDT
A), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), and 1
Such as nitrilotriacetic acid (NTA), which has one nitrilo group
Other aminopolycarboxylic acid chelating agents
A similar test was performed on the rate iron solution, and the
The instability of the gut was investigated. All those substances are cyclic
Similar when used in the hydrogen sulfide oxidation catalyst regeneration process
It has been found to exhibit good chemical decomposition properties. According to the explanation of the chelate decomposition mechanism, iron is ferrous.
Steric reaction of the nitrogen atom of the chelated iron complex when reduced to water
Conversion and subsequent activation results in subsequent catalyst
At the time of oxidative regeneration of the solution, breaking of the nitrogen-carbon bond or
Leading to collapse. Other known nitrogen-free iron chelates
Agents such as acetylacetone or 2: 4 pentandio
Solution is used in aqueous solutions of neutral or weak pH to
It does not show the strong chelating effect needed to retain iron.
No. Thus, the tendency of nitrogen atoms to form complexes is
Not only cause decomposition problems, but also chelate iron sulfide water
The most effective aminopolycal in the element removal process
This is a distinctive feature of the voxylic acid chelating agent. According to
To increase the economic viability of this process
Is the excited or active state during the oxidative regeneration of the aqueous catalyst solution.
Suppresses the tendency of nitrogen present in
Need to bring an effective way to do. Stabilizing addition of various organic and inorganic substances
I explored its potential as a material, but only a few substances
Was found to have a remarkable effect. More cost, poison
Amino acid
Delay or prevent the decomposition of polycarboxylic acid chelating agents
To stop, alkali thiosulfate is the most convenient and
It was found to be an effective stabilizer. Hydrogen sulfide removal
Thiosulfate is formed in the process and is recycled.
Accumulation of thiosulfate in inverting solutions is highly desirable.
It ’s a bad thing, and we need to prevent it as much as possible.
In light of the ideas of prior art researchers based on many reasons
And this discovery was particularly amazing. The invention is
Thiosulfate must be mixed into the aqueous catalyst solution before
And keeping the thiosulfate at an appropriate concentration
To carry out hydrogen sulfide removal process on a large scale for a long time
Chelate decomposition to a level that is economically acceptable.
It was not known that it could be reduced by. Therefore, one specific embodiment of the present invention is directed to sulfide water.
In the circulation process of element removal-catalyst regeneration, aminopoly
It is possible to use an aqueous solution of polycarboxylic acid chelate.
And in the catalyst regeneration process, the chelating agent nitrogen-carbon
An effective amount to delay or prevent the breaking of elementary bonds.
It consists of incorporating the lucarithiosulfate into the solution. "A
The term "lucarithiosulfate" includes the alkali metal thiols.
Sulfate, alkaline earth metal thiosulfate, ammonium thiosulfate
And operating water such as hydrosulfide
The ability to produce thiosulfate ions in solution
Thiosulfate ion composed of other sulfur-containing compounds
It contains a precursor. Availability and cost
From a practical point of view, usually the first operating water
To prepare the solution, use ammonium thiosulfate or thiosulfate.
Sodium sulphate is used and the process is in progress
Maintain the thiosulfate concentration at the desired and effective level
Sometimes used as an additive when necessary
Would. The desired chelate-stabilizing effect is the thiol in the aqueous working solution.
Sulfate concentration ranges from about 0.3% to about 30% by weight, and
Within the range of about 3 g / l to about 300 g / l, preferably about 10 g / l
Obtained when in the range of 1 to about 50 g / l. Best results
In order to obtain the
At least 1 mole of thiosulfate is present for the offspring
Necessary, and more preferably effective stabilization
Has a molecular ratio of thiosulfate to nitrogen of about 1.5: 1
I need to keep it at 2: 1 level. Aminopolycarboxylic acid chelate used in the present invention
Agents include monoaminopolycarboxylic acid and polyaminopo
Licarboxylic acid, polyaminoalkyl polycarboxy
Acid, and polyamino hydroxyalkyl polycarbo
Contains xylic acid. Usually, chelating agents of the above type
Alone or as a mixture, their alkali metal salts, especially
Used in the form of the sodium salt. Polyaminopolyacetic acid
And polyaminohydroxyethyl polyacetic acid, or
Particularly preferred are their sodium salts. Belongs to the above class
Specific examples of useful chelating agents to be used include nitrilo triacetate.
Acid (NTA), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), N-hydride
Roxyethyl ethylenediamine triacetic acid (HEDTA), and
And diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA). One preferred embodiment of the present invention is an aminopolycarboxylate.
Silicylate chelators and Thompson US Patent No. 4,189,4
The polyhydroxy type chelating agent disclosed in 62
Used in combination. Polyhydroxy type killer
For the agents, monosaccharides, disaccharides, reducing monosaccharides, reducing disaccharides
, Monosaccharide acids, and disaccharide acids, and their alkalis
Li metal salts are included. In particular, sorbitol is
It is a desirable chelating agent. Explained in Thompson's patent
As described above, when combined with a chelating agent, a wide range of
In aqueous solution at ambient pH and other process conditions
Can hold iron in. According to the present invention, nitrilotriacetic acid (NTA) is used as an aminopolyester.
When used as a carboxylic acid chelating agent,
Possible formation of two different complexes of diiron
Became clear. One of these complexes is iron-1
Another NTA molecule per molecule (monomer), another complex
Has two NTA molecules per iron molecule (dimer). Monomer
Of NTA-Iron complex of the same is used in the cyclic hydrogen sulfide removal process.
In the case of EDTA, the decomposition rate of the chelating agent is
It was found to be almost the same as the solution speed. But I was surprised
Notably, most iron is converted to 2 moles of NTA per mole of iron
Therefore, use a sufficient amount of NTA so that it is chelated.
Then, the decomposition rate is about 1 / of the decomposition rate when EDTA is used.
Reduced to 3. In addition, the alkali mixed in the catalyst solution
The decomposition-retarding action of lithiosulfate is due to the dimer of NTA-iron
It has been found to be particularly noticeable when using a pent complex.
won. Therefore, at least the preferred embodiments of the present invention are
Also uses an aqueous catalyst solution containing NTA and iron in a molecular ratio of about 2: 1
Then, virtually all of the iron is converted to a dimer of the NTA-iron complex.
Presence and substantially delays chelation degradation.
Or an effective amount of alkaline thiosulfate to prevent
It consists of mixing in the liquid. This preferred implementation of the invention
By using an embodiment, an aminopolycarboxylate
Uses a combination of EDTA and HEDTA as acid chelator
And as a polyhydroxy type chelating agent
Bitol is used to drive large-scale process operations.
Loss of aminopolycarboxylic acid chelating agents tested,
It could be reduced to 10% or less. By the mechanism described above, aminopolycarboxylic acid
The decomposition of the rate agent is caused by the nitrogen
It occurs due to the loss of unpaired electrons, resulting in alkali thiosulfate
Stabilizers form or associate with chelating agents, with iron being the first
When reduced from ferric iron to ferrous iron, it is released by nitrogen atoms.
By sharing the unpaired electrons emitted, the above decomposition
Would be delayed or blocked. Figure 5 shows thiosulfur
The phosphate ion associates with the dimeric NTA-iron complex and is reduced
Nitrogen bond is not broken during oxidation of iron complex
A schematic diagram of what is believed to be a way to stabilize the nitrogen atom
Is. As evidence of the configuration shown in Fig. 5, we use N
There is only 1 mol of sulfate per mol of NTA in the TA dimer
However, in contrast to having a remarkable stabilizing effect, EDTA
In a system using a
To prevent it from reaching a level that does not come,
It was confirmed that sulfate was required. Iron concentration in operating solution
The degree may be easier to quantify than the NTA concentration.
Depending on the iron content of the solution, the thiosulfate concentration
It would be convenient to monitor. For example, the
According to a preferred embodiment, a dimeric NTA-iron complex is used.
The ratio of thiosulfate to iron in solution,
Is at least 2 and preferably at least 3.5
You. Characteristics of the operating catalyst solution according to the preferred embodiment of the present invention
A solution containing approximately 1000 ppm of iron in a fixed formulation
Is sufficient to have a molecular ratio of NTA to iron of about 2: 1.
The molecular ratio of NTA and thiosulfate to iron is about 3.5: 1.
Sufficient sodium thiosulfate or thiosulfate
The molecular ratio of sorbitol to ammonium and iron
Contains sufficient sorbitol to be about 0.5: 1. The Stretford process uses vanadium salts and anthra
Uses an alkaline aqueous solution of quinone disulphonate (ADA)
In addition, it is a well-known process for removing hydrogen sulfide. Fent
US Patent No. 3,972,989, such as on, is a thiosulfate ion
Is added as a sacrificial agent to the aqueous solution, the process
Due to the hydrogen peroxide that is produced, preference for thiosulfate
Consumption of ADA may decrease due to static oxidation
Suggest that there is. However, in the present invention,
There is no significant consumption or loss of sulphate stabilizer
It was revealed. This means that the stabilization mechanism is Fenton.
What they presented about the Stretford process
It demonstrates different things. The preferred procedure for carrying out the invention is
When preparing the operating catalyst solution of the
It is to contain a sulfate. This way, fresh water
Since the solution is stable from the beginning, abnormal operating conditions and confusion
In the first operating phase of a process that often occurs,
The possibility of catalyst decomposition can be minimized. Recycling
In the continuous operation of the process using a circulating catalyst solution,
The desired concentration of thiosulfate can be
Concentration values can be obtained by collecting the used aqueous solution and further if necessary.
Maintain by adding fresh thiosulfate
be able to. Furthermore, in the hydrogen sulfide removal process
When using a chelating polyvalent metal solution,
It is also within the scope of the present invention to utilize the thiosulfate formed.
You. Also, if necessary, the main stream of circulating solution should be
To produce thiosulfate (eg by oxidation
The main circulation liquid flow.
Can be rejoined. In addition to the alkali thiosulfate, according to the invention there is
Of low molecular weight aliphatic alcohols as stabilizing additives
Can also be used to delay or prevent chelate degradation
Wear. 3 to 5 desirable substances belong to this category
Monohydric alcohols with carbon atoms, especially t-butanol
And organic chain alcohols such as isopropanol.
In addition, ethylene glycol and propylene glycol
You may use dihydric alcohols, such as a phenol. In the working solution
The concentration of added alcohol should be about 20g / l to about 100g / l.
No. Diaz US Pat. No. 4,402,930 claims to be a "regulator"
Certain aliphatic monohydric alcohols, especially C 9 To C 12 of
Add alcohol to the chelate metal solution and
It is difficult to separate from it, and sulfur is produced in a finely divided shape.
Disclosed to prevent being made. However, Diaz
Xu was unaware of the problem of chelate decomposition,
Teaching to Add Alcohol to Prevent Degradation
I haven't. In this specification, the present invention has been selected as a polyvalent metal.
The explanation is given with special emphasis on the use of iron.
Forms chelates with polycarboxylic acid chelating agents
Other polyvalent metals can also be used. This
Examples of polyvalent metals include copper, vanadium, manganese, and white.
Gold, tungsten, nickel, mercury, tin, and lead
is there. Any of the various methods well known to those skilled in the art
Of the required hydrogen sulfide-containing gas and the catalyst solution.
It can be used to achieve touch. Hydrogen sulfide acid
And regeneration of the catalyst solution occur simultaneously in the same reaction vessel
Aerobic system, or hydrogen sulfide oxidation and catalyst solution
Anaerobic cis with regeneration in a separate vessel or reaction zone
Tem is an example. These two types of process systems
See the aforementioned Thompson patent for a detailed description of the system.
I want to be illuminated. Hardison US Patent No. 4,238,462
An automatic recirculation process suitable for practicing the invention and
Apparatus and further US Patent No. such as Mancini
No. 4,011,304 describes control systems used for such processes.
Discloses the stem. The chelated iron solution of the present invention is preferably a suitable iron salt.
Is dissolved in water, the chelating agent is dissolved in another water,
By mixing the two solutions from to make a concentrate
Prepare. The pH of this concentrate is sodium hydroxide or
Is an alkaline substance such as sodium carbonate added in the required amount
Adjust by adjusting the desired neutral or alkaline
Use a concentrate of pH. Add the desired amount of iron to the appropriate amount of concentrate
Amount needed to prepare the desired amount of working solution to contain
Add water. Then add the required amount of alkali thiosulfate
Add as another aqueous solution. The iron content of the operating solution is
It can vary widely depending on the gas being treated and other factors.
It is possible to obtain Typically the iron content of the working solution
The amount ranges from about 5ppm to about 5000ppm, preferably 2
Adjust from 00ppm to 2000ppm. The amount of chelating agent should be small
Is sufficient to chelate all the iron in solution
However, it is desirable that the amount be slightly larger than this amount. Above
Thus, in the preferred embodiment of the present invention,
Uses a sufficient amount of NTA as an oxidizer,
Chelated by 2 moles of NTA per mole of iron
To do. The molecular ratio of NTA to iron is virtually all
Is present as a dimeric NTA-iron complex.
It should be at least 2: 1 but the ratio is slightly below 2: 1
Acceptable results are obtained even when spinning. Hydrogen Sulfide Containing Gas and Operating Dissolution in Hydrogen Sulfide Oxidation Process
Liquid contact often occurs at ambient temperature and pressure.
Temperature range from about 5 ℃ to about 65 ℃, the atmosphere
Use pressures below 100 bar and above
You may stay. pH range typically maintained at about 5.5 to about 10.5
But is mentioned in Thompson's patent number 4,189,462
, Especially the solution is a polyhydroxy type chelating agent
If it also contains, higher pH may be used.
In an anaerobic system, regeneration of the catalyst solution is
In the state, the used solution contains air or other oxygen-containing material.
It is performed by contacting with a gas. The following specific examples illustrate the invention.
You. Example I Separate Vessels for Hydrogen Sulfide Adsorption and Catalyst Regeneration
Using a small anaerobic pilot plant system,
Cyclic hydrogen sulfide removal-NTA in catalyst regeneration process
-Thiosulfuric acid added as a stabilizer into an iron chelate aqueous solution
The effect of sodium was evaluated. Each container has a pH meter and
Equipped with a redox electrometer. Same pilot plant
The unit was used for 92 hours of comparative operation. one
It was a test run, and the chelated iron solution was added with thiosulfate.
It contained a salt stabilizer. The other is control operation.
No thiosulfate was added to the rate iron solution. Adsorption capacity
In the reactor, contact the catalyst solution with undiluted hydrogen sulfide gas.
In addition, empty the used catalyst solution in the regeneration container.
Contacted with air, but the catalyst solution was continuous between the two vessels
Recycled. In each operation, use the same recirculation catalyst solution.
The same flow rate and hydrogen sulfide gas were kept at the same flow rate. Meaning
Although not shown, the air flow rate in the regeneration container is
Although it was higher in the control operation than in the test operation,
The redox potential inside the vessel is substantially the same in each operation.
Therefore, the difference in air flow rate was compared with the stability of chelate.
It did not affect. When preparing the catalyst solution for the control operation, ferric sulfate was used.
Is dissolved in water, and then an aqueous solution of NTA (sodium salt) is added.
Prepared separately, the pH was lowered from 11.0 to 6.3 with dilute sulfuric acid.
Then add the chelating solution to the ferric sulfate solution to dilute the pH.
Adjusted to 7.0 with sodium hydroxide. The concentrate obtained
Is diluted with a sufficient amount of water to reduce the iron content to approximately 1000 ppm.
Prepare the required amount of working solution with a molecular ratio of 2: 1 and NTA to iron.
It was Sodium thiosulfate is dissolved in water and added to the catalyst solution.
Except that the concentration of thiosulfate is about 50 g / l.
For example, use the same procedure to prepare the catalyst solution for the test run.
It was During the pilot plant operation, the pH during test operation
Only a minimum amount to maintain in the desired range of about 7.0
Need only add ammonium hydroxide once
However, in the control operation, the amount of ammonium hydroxide was increased.
It had to be added several times. Each pilot
At runt, periodically sample catalyst solution for analysis.
, And 53, 75 and 75 hours after the start of operation
Then, the sulfur generated in the adsorption container is taken out and operated.
Was done without any trouble. Sulfur production (sulfide water
Based on 100% conversion of the element)
It was the same amount. Trial of catalyst solution collected during pilot plant operation
The liquid used for liquid chromatography was NTA, and
Soluble iron and iodometry using optical spectrophotometry
Each of them was used for quantitative analysis of sodium thiosulfate. This
The results of these quantitative analyzes are shown in Table 1 below. Looking at the data in Table 1, the decomposition rate of NTA is
In (Test A), the concentration of NTA was significantly reduced,
It changed from 10.09g / l to 8.73g / l in 92.5 hours.
In lighting operation, NTA completely decomposed immediately after 47 hours.
I know that I have gone. Control of NTA degradation is controlled
Concentration of soluble iron from the beginning to the end of test A compared to
Is also proved to have been kept high. further
From the above table, thiosulfate is not so much produced in the control operation.
Not tested, and in Test A, thiosulfate was completely
It turns out that there is no solution or loss. Example II Using the same pilot plant equipment as in Example I,
Each of them carried out a series of tests for about 24 hours,
Various possible stabilizing additives other than thiosulfate are
The effect on the rate of decomposition of the soot was measured. Basic catalyst dissolution
The solution is an aqueous solution of NTA and iron with a molecular ratio of 2: 1 and a pH of about 7.0.
Adjusted to. The test solution should be based on the appropriate amount of the additive to be tested.
Add to this catalyst solution and dilute with water to obtain the desired iron concentration.
Prepared. Samples of catalyst solution were taken at 8h and 24h intervals
The NTA concentration was measured by liquid chromatography.
It was quantified using a fee. The results are shown in Table 2 below.
You Looking at Table 2, t-butanol used in Test C
Is equivalent to sodium thiosulfate in that it eliminates the decomposition of NTA.
In a controlled trial that was effective but did not use stabilizers,
It can be seen that substantially 50% of NTA was consumed. Further
In test B using ethylene glycol as an additive
Is shown by the fact that the decomposition of NTA was suppressed to about 10%.
As a result, it was very effective. Example III The same apparatus used in the examples described so far
A series of tests were performed using NTA and ferric sulfate with a molecular ratio of 2:
Thiosulfate when used as a stabilizing additive in solution 1
The effect of salt concentration was determined. Catalyst dissolution in each test
The flow rates of liquid, hydrogen sulfide supply gas, and oxidizing air are substantially
Are the same. Analysis of NTA is performed by liquid chromatography
I went by. The test results are shown in Table 3 below. Test H containing the lowest concentration of thiosulfate (3.1g / l)
In addition, the stability of NTA depends on the inclusion of thiosulfate in the solution.
Much higher than the stability of the control run. Shown in the table
The half-life value is strict because the elapsed time of the test is not uniform.
The optimum thiosulfate concentration
Is about 12.5 g / l under pilot plant conditions
It is shown that. This is less expensive than NTA compared to control operation.
At the lowest concentration of thiosulfate that keeps qualitative properties 24 times higher
is there. However, even if the thiosulfate level is low,
A 10-fold improvement can be obtained compared to illuminated operation. Example IV Same pilot plant equipment as described in Example I
Addition of thiosulfate to EDTA in chelating iron solution
The effect on the decomposition of was investigated. The molecular ratio of EDTA and iron is about 1.
Using 1: 1 ferrous sulfate and EDTA (sodium salt), pH
Was adjusted to about 7.0 to prepare a catalyst condensate. For each test
The operating solution of the condensate was adjusted to an iron content of 1000 ppm.
And add the required amount of sodium thiosulfate
Prepared. The test results are shown in Table 4 below. Furthermore, for comparison, N
In a similar test using NTA iron solution with a TA to iron molecular ratio of 2: 1
The results obtained are shown. The duration of the test is not uniform, so a direct comparison is not possible
No, but if you look at the half-life values in Table 4, thiosulfate was added
In tests L and M, the stability of EDTA was comparable to the control run.
It can be seen that it has increased from 6 times to 10 times. these
Results show that excellent improvement was obtained
However, in Test J, a system using NTA-iron dimer was used.
The chelate stability is 24 times higher. In summary, the present invention provides a hydrogen sulfide removal-catalyst regeneration cycle.
When used in the ring process, it dissolves chelate polyvalent metal catalysts.
Excessive Degradation of Amino Polycarboxylic Acid Chelating Agent in Liquid
Is highly effective in preventing
It provides means that can be accepted on a borderline basis. So far
Acceptable for long-term, large-scale process operation
In contrast to the unbelievably high chelate consumption rate, the present invention
The rate of consumption of the chelating agent is determined by the chelating agent in the operating solution per day
It is possible to reduce to less than approximately 1-2% of the total amount of
You. Under normal operating conditions, a supplemental chelating agent
Costs below about $ 75 per ton of sulfur produced
It is considered to be one.

【図面の簡単な説明】 第1図は、EDTAと酸化すなわち第二鉄状態にある鉄のキ
レート錯体の概略図、第2図は、EDTAと還元すなわち第
一鉄状態にある鉄のキレート錯体の概略図,第3図は、
EDTAの一次及び二次分解生成物を示す図、第4図は、ED
TAの一次及び二次分解の速度を示すグラフ、第5図は、
本発明の望ましい実施態様において使用される安定化さ
れた鉄キレート錯体の概略図で、表1〜4はそれぞれ実
施例I〜IVの試験結果を示す表である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a chelate complex of EDTA with iron in an oxidized or ferric state, and FIG. 2 is a chelate complex of iron with EDTA in a reduced or ferrous state. Schematic diagram, Fig. 3
Figure 4 shows the primary and secondary degradation products of EDTA, Figure 4 shows ED
A graph showing the rates of primary and secondary decomposition of TA, FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram of a stabilized iron chelate complex used in a preferred embodiment of the present invention, and Tables 1 to 4 show the test results of Examples I to IV, respectively.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 38/12 C10K 1/10 (56)参考文献 特開 昭60−153921(JP,A) 特開 昭62−197127(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location B01J 38/12 C10K 1/10 (56) References JP-A-60-153921 (JP, A) Special features Kaisho 62-197127 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】キレート多価金属触媒溶液を用いる長期連
続硫化水素除去プロセス運転の際に、キレート剤の過大
な分解を防止する方法で, 前述のプロセスにおいて,アミノポリカルボキシル酸或
いはニトリロ三酢酸から成る少なくとも1種類のキレー
ト剤を用いてキレート化した多価金属水溶液を、硫化水
素含有流体流に接触させ,硫化水素を元素イオウに酸化
し,同時に前述の多価金属を高い原子価状態から低い原
子価状態に還元し, さらに,前述の溶液を酸素含有気体に接触させ,前述の
多価金属を低い原子価状態から高い原子価状態に酸化し
て、触媒溶液を再生し, さらに前述のキレート剤はプロセスの際に分解を受けや
すく,そのために補充用のキレート剤を添加する必要が
あるものであって、 前述の方法は, プロセス運転時に前述のアミノポリカルボキシル酸或い
はニトリロ三酢酸から成るキレート剤の分解速度を遅ら
せるか,または分解を阻止するのに十分に有効な濃度の
安定剤を前述の触媒溶液に混入し, 前述の安定剤が、アルカリチオ硫酸塩、t−ブタノー
ル、イソプロパノール、エチレングリコールから構成さ
れるグループから選択されたものであるものであって、 実質的にプロセス運転の初めから終わりまで,必要な場
合には,追加の安定剤を前述の溶液に混入したり,また
使用済み溶液を除去することによって,前述の触媒溶液
中の前述の安定剤の有効な濃度を保持すること から成ることを特徴とする方法。 【請求項2】前述のキレート錯体の窒素結合1つが,多
価金属が低原子価状態となる還元の際に解除され,それ
によって窒素原子に不対電子1個をもたらし,さらに、
前述の安定剤がキレート剤と共に錯体を生成し,かつ前
述の不対電子を共有することによって,その後の触媒溶
液の再生の際に,前述の窒素原子と炭素原子との結合の
破壊を遅延あるいは阻止することを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載の方法。 【請求項3】前述のアルカリチオ硫酸塩を最初の運転溶
液に混入し,プロセス運転の初めから終わりまで,前述
のアルカリチオ硫酸塩を前述の有効な濃度に保つことを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 【請求項4】前述のアルカリチオ硫酸塩が,アルカリ金
属チオ硫酸塩,アルカリ土類金属チオ硫酸塩,チオ硫酸
アンモニウム,およびチオ硫酸塩イオン前駆物質から成
るグループから選択されることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の方法。 【請求項5】前述の多価金属が鉄であり,前述の溶液の
鉄含有量が約5ppmから5000ppmであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の方法。 【請求項6】前述のキレート剤が,モノアミノポリカル
ボキシル酸,ポリアミノポリカルボキシル酸,ポリアミ
ノアルキルポリカルボキシル酸,ポリアミノヒドロキシ
アルキルポリカルボキシル酸,およびそれらのアルカリ
金属塩から成るグループから選択されことを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の方法。 【請求項7】前述の溶液がポリヒドロキシキレート剤を
も含有することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の方法。 【請求項8】硫化水素の酸化および触媒溶液の再生が別
々の反応領域において行われことを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載の方法。 【請求項9】前述の溶液中のチオ硫酸塩濃度が、約3g/l
から約300g/lであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の方法。 【請求項10】前述の溶液中のチオ硫酸塩濃度が、約10
g/lから約50g/lであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の方法。 【請求項11】前述の触媒溶液が、中性またはアルカリ
pHであることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の方法。 【請求項12】前述の溶液が、ソルビトールをも含有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方
法。 【請求項13】前述の溶液中の多価金属に対するニトリ
ロ三酢酸の分子比が、少なくとも約2:1であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 【請求項14】前述の多価金属が鉄であり、さらに前述
の溶液の鉄に対するニトリロ三酢酸の分子比が少なくと
も約2:1であり、それによって、鉄のほとんどが、鉄1
モル当たり2モルのニトリロ三酢酸によってキレート化
されることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
方法。 【請求項15】前述のアルカリチオ硫酸塩が,アルカリ
金属チオ硫酸塩,アルカリ土類金属チオ硫酸塩,チオ硫
酸アンモニウム,およびチオ硫酸塩イオン前駆物質から
成るグループから選択されることを特徴とする特許請求
の範囲第14項に記載の方法。 【請求項16】ニトリロ三酢酸に対するチオ硫酸塩の分
子比が、少なくとも約1:1であることを特徴とする特許
請求の範囲第14項に記載の方法。 【請求項17】前述の触媒溶液が、約5ppmから約5000pp
mの鉄から成ることを特徴とする特許請求の範囲第14項
に記載の方法。 【請求項18】前述の溶液中のチオ硫酸塩の濃度が、約
3g/lから約300g/lであることを特徴とする特許請求の範
囲第14項に記載の方法。 【請求項19】前述の溶液中のチオ硫酸塩の濃度が、約
10g/lから約50g/lであることを特徴とする特許請求の範
囲第14項に記載の方法。 【請求項20】前述の触媒溶液が約1000ppmの鉄からな
り、前述のチオ硫酸塩は、チオ硫酸塩と鉄の分子比が、
約3.5:1となるのに十分な量のチオ硫酸ナトリウム或い
はチオ硫酸アンモニウムであり、さらに前述の溶液は、
ソルビトールと鉄の分子比が約0.5:1となるのに十分の
ソルビトールを含有することを特徴とする特許請求の範
囲第14項に記載の方法。 【請求項21】前述の多価金属が、鉄であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 【請求項22】前述のキレート剤が,モノアミノポリカ
ルボキシル酸,ポリアミノポリカルボキシル酸,ポリア
ミノアルキルポリカルボキシル酸,ポリアミノヒドロキ
シアルキルポリカルボキシル酸,およびそれらのアルカ
リ金属塩から成るグループから選択されたことを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の方法。 【請求項23】前述のキレート剤が、ニトリロ三酢酸か
ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
方法。 【請求項24】前述の溶液が、ポリヒドロキシキレート
剤をも含有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の方法。 【請求項25】前述のt−ブタノール、イソプロパノー
ル、エチレングリコールが、最初の運転水溶液に混入さ
れ,さらにプロセスの運転の初めから終わりまで,前述
の有効な濃度に保たれることを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の方法。 【請求項26】硫化水素の酸化および触媒溶液の再生
が、別々の反応領域で行われることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 【請求項27】前述の溶液中の前述のt−ブタノール、
イソプロパノール、エチレングリコールアルコールの濃
度が、約20g/lから約100g/lであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の方法。 【請求項28】元素イオウに酸化することによって、硫
化水素を除去するプロセスに使用する、レドックス触媒
調合品であり,ニトリロ三酢酸でキレート化した鉄の中
性またはアルカリ溶液から成り,前述のニトリロ三酢酸
はプロセス時に分解を受けやすく,ニトリロ三酢酸と鉄
の分子比は少なくとも約2:1であり,それによって,ほ
とんどの鉄は,鉄1モル当たり2モルのニトリロ三酢酸
でキレート化され,さらに前述の溶液は,プロセス運転
の際に,ニトリロ三酢酸キレート剤の分解速度を遅らせ
たり,また分解を阻止することができるのに十分に有効
な濃度のアルカリチオ硫酸塩安定剤を含有することを特
徴とするレドックス触媒調合品。 【請求項29】前述の溶液の鉄含有量が、約5ppmから約
5000ppmであり,チオ硫酸塩とニトリロ三酢酸の分子比
が、少なくとも約1:1であることを特徴とする特許請求
の範囲第28項に記載の触媒調合品。 【請求項30】前述のアルカリチオ硫酸塩の濃度が、約
3g/lから約300g/lであることを特徴とする特許請求の範
囲第28項に記載の触媒調合品。 【請求項31】前述のアルカリチオ硫酸塩の濃度が、約
10g/lから約50g/lであることを特徴とする特許請求の範
囲第28項に記載の触媒調合品。 【請求項32】前述の溶液の鉄含有量が、約1000ppmで
あり,前述のアルカリチオ硫酸塩が,チオ硫酸塩と鉄の
分子比が約3.5:1となるのに十分な量のチオ硫酸ナトリ
ウム、またはチオ硫酸アンモニウムであり,さらに前述
の溶液が、ソルビトールと鉄の分子比が約0.5:1となる
のに十分な量のソルビトールをも含有していることを特
徴とする特許請求の範囲第28項に記載の触媒調合品。 【請求項36】前述の溶液が、ポリヒドロキシキレート
剤をも含有していることを特徴とする特許請求の範囲第
28項に記載の触媒調合品。 【請求項37】前述の溶液が、ソルビトールをも含有し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第28項に記載の
触媒調合品。
Claim: What is claimed is: 1. A method for preventing excessive decomposition of a chelating agent during long-term continuous hydrogen sulfide removal process operation using a chelate polyvalent metal catalyst solution. An aqueous solution of a polyvalent metal chelated with at least one chelating agent consisting of an acid or nitrilotriacetic acid is brought into contact with a hydrogen sulfide-containing fluid stream to oxidize hydrogen sulfide to elemental sulfur and at the same time to remove the aforementioned polyvalent metal. The catalyst solution is regenerated by reducing it from a high valence state to a low valence state, and then contacting the solution with an oxygen-containing gas to oxidize the polyvalent metal from the low valence state to the high valence state. However, the above-mentioned chelating agent is liable to be decomposed during the process, and therefore it is necessary to add a supplemental chelating agent. During the process operation, a stabilizer of a concentration effective enough to slow or prevent the decomposition rate of the above-mentioned chelating agent composed of aminopolycarboxylic acid or nitrilotriacetic acid is mixed into the above-mentioned catalyst solution, Stabilizers are those selected from the group consisting of alkali thiosulfates, t-butanol, isopropanol, ethylene glycol, substantially from the beginning to the end of the process run, if required. Maintaining the effective concentration of said stabilizer in said catalyst solution by incorporating an additional stabilizer into said solution or by removing the spent solution. . 2. One of the above-mentioned nitrogen bonds of the chelate complex is released during the reduction of the polyvalent metal to a low valence state, thereby giving an unpaired electron to the nitrogen atom, and further,
The above-mentioned stabilizer forms a complex with the chelating agent and shares the above-mentioned unpaired electron, thereby delaying the breaking of the above-mentioned bond between the nitrogen atom and the carbon atom during the subsequent regeneration of the catalyst solution. A method according to claim 1, characterized in that it comprises blocking. 3. The method according to claim 1, wherein said alkali thiosulfate is mixed in the first working solution to keep said alkali thiosulfate in said effective concentration throughout the process operation. The method according to claim 1. 4. A patent characterized in that said alkali thiosulfate is selected from the group consisting of alkali metal thiosulfates, alkaline earth metal thiosulfates, ammonium thiosulfate, and thiosulfate ion precursors. The method according to claim 1. 5. The method of claim 1 wherein said polyvalent metal is iron and said solution has an iron content of about 5 ppm to 5000 ppm. 6. The chelating agent as described above is selected from the group consisting of monoaminopolycarboxylic acids, polyaminopolycarboxylic acids, polyaminoalkylpolycarboxylic acids, polyaminohydroxyalkylpolycarboxylic acids, and alkali metal salts thereof. The method according to claim 1. 7. A process according to claim 1, characterized in that the solution also contains a polyhydroxy chelating agent. 8. Process according to claim 1, characterized in that the oxidation of hydrogen sulphide and the regeneration of the catalyst solution are carried out in separate reaction zones. 9. The thiosulfate concentration in the above solution is about 3 g / l.
The method according to claim 1, wherein the method is from about 300 g / l. 10. The concentration of thiosulfate in the solution is about 10.
A method according to claim 1 characterized in that it is from g / l to about 50 g / l. 11. The catalyst solution is neutral or alkaline.
The method according to claim 1, wherein the method is pH. 12. The method according to claim 1, characterized in that the solution also contains sorbitol. 13. The method of claim 1 wherein the molecular ratio of nitrilotriacetic acid to polyvalent metal in said solution is at least about 2: 1. 14. The polyvalent metal is iron, and the molecular ratio of nitrilotriacetic acid to iron in the solution is at least about 2: 1 so that most of the iron is iron 1.
Process according to claim 1, characterized in that it is chelated by 2 mol of nitrilotriacetic acid per mol. 15. A patent characterized in that said alkali thiosulfate is selected from the group consisting of alkali metal thiosulfates, alkaline earth metal thiosulfates, ammonium thiosulfate, and thiosulfate ion precursors. The method according to claim 14. 16. The method of claim 14 wherein the molecular ratio of thiosulfate to nitrilotriacetic acid is at least about 1: 1. 17. The catalyst solution as defined above is from about 5 ppm to about 5000 pp.
The method according to claim 14, characterized in that it consists of m iron. 18. The concentration of thiosulfate in said solution is about
The method according to claim 14, characterized in that it is from 3 g / l to about 300 g / l. 19. The concentration of thiosulfate in the above solution is about
A method according to claim 14, characterized in that it is from 10 g / l to about 50 g / l. 20. The catalyst solution comprises about 1000 ppm of iron, and the thiosulfate salt has a molecular ratio of thiosulfate salt to iron.
A sufficient amount of sodium thiosulfate or ammonium thiosulfate to be about 3.5: 1, and the above solution
The method according to claim 14, characterized in that it contains sufficient sorbitol so that the molecular ratio of sorbitol to iron is about 0.5: 1. 21. The method according to claim 1, wherein the polyvalent metal is iron. 22. The chelating agent as defined above is selected from the group consisting of monoaminopolycarboxylic acids, polyaminopolycarboxylic acids, polyaminoalkylpolycarboxylic acids, polyaminohydroxyalkylpolycarboxylic acids, and alkali metal salts thereof. A method as claimed in claim 1 characterized. 23. The method of claim 1 wherein said chelating agent comprises nitrilotriacetic acid. 24. The method according to claim 1, wherein said solution also contains a polyhydroxy chelating agent. 25. A patent characterized in that the above-mentioned t-butanol, isopropanol, ethylene glycol are incorporated into the first running aqueous solution and kept at the above-mentioned effective concentrations throughout the operation of the process. The method according to claim 1. 26. Process according to claim 1, characterized in that the oxidation of hydrogen sulphide and the regeneration of the catalyst solution are carried out in separate reaction zones. 27. The aforementioned t-butanol in the aforementioned solution,
The method according to claim 1, wherein the concentration of isopropanol and ethylene glycol alcohol is about 20 g / l to about 100 g / l. 28. A redox catalyst formulation for use in a process for removing hydrogen sulfide by oxidizing to elemental sulfur, comprising a neutral or alkaline solution of iron chelated with nitrilotriacetic acid, the method comprising the steps of: Triacetic acid is susceptible to decomposition during the process, and the molecular ratio of nitrilotriacetate to iron is at least about 2: 1, whereby most iron is chelated with 2 moles of nitrilotriacetic acid per mole of iron, In addition, the above solution should contain a sufficient concentration of the alkali thiosulfate stabilizer to slow the rate of decomposition of the nitrilotriacetic acid chelating agent and prevent its decomposition during process operation. A redox catalyst formulation characterized by: 29. The iron content of the above solution is from about 5 ppm to about
29. The catalyst formulation of claim 28, wherein the catalyst formulation is 5000 ppm and the molecular ratio of thiosulfate to nitrilotriacetic acid is at least about 1: 1. 30. The concentration of the above-mentioned alkali thiosulfate is about
A catalyst formulation according to claim 28, characterized in that it is from 3 g / l to about 300 g / l. 31. The concentration of the above-mentioned alkali thiosulfate is about
29. Catalyst formulation according to claim 28, characterized in that it is from 10 g / l to about 50 g / l. 32. The iron content of said solution is about 1000 ppm and said alkali thiosulfate is sufficient thiosulfate to have a molecular ratio of thiosulfate to iron of about 3.5: 1. A sodium or ammonium thiosulfate, further characterized in that the solution also contains sorbitol in an amount sufficient to give a molecular ratio of sorbitol to iron of about 0.5: 1. A catalyst formulation according to paragraph 28. 36. A method according to claim 1, characterized in that the solution also contains a polyhydroxy chelating agent.
A catalyst formulation according to paragraph 28. 37. Catalyst formulation according to claim 28, characterized in that the solution also contains sorbitol.
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