KR101522995B1 - 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법 - Google Patents

탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산성 기체들(CO2, H2S 및 메르캅탄류(mercaptans))을 함유하는 탄화수소 공급 기체 스트림(stream)을 다중-섹션 가성 타워(multi-section caustic tower) 내에서 접촉시킴으로써, 공급 기체 스트림을 처리하기 위한 공정을 제공하는데, 하부 섹션들은 재순환하는 가성 용액을 이용하여 CO2 및 H2S의 농도를 낮은 한 자리 수의 ppm으로 내리고, 상부 섹션들은 관류식을 기반으로 하여 더 강한 가성 용액을 이용하여 메르캅탄류 소모 기체 스트림을 생성한다.
Figure R1020080074468
산성 기체, 메르캅탄, 다중섹션 가성 타워, 가성 용액, 관류식 기반

Description

탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법{REMOVING METHOD FOR ACID COMPOUNDS FROM HYDROCARBON CONTAINING STREAM}
본 발명은 탄화수소 스트림(hydrocarbon streams)으로부터 황 화합물(sulfur compounds) 및 산성 기체를 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 가성 타워(caustic tower) 내에서 탄화수소 기체 스트림으로부터 황 화합물 및 산성 기체를 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 가장 상세하게는, 본 발명은 다단계(multi-stage) 가성 타워 내에서 정제 기체 및 스팀 분해기(steam cracker)로부터, 메르캅탄류(mercaptans)를 포함하는, 황 화합물 및 산성 기체의 제거에 관한 것이다.
석유 및 석유 화학 산업에서, 스팀 분해기 기체, 유동 접촉 분해(fluidized catalytic cracking (FCC)) 기체 및 정제 연료 기체 등과 같은 다양한 탄화수소 기체 스트림은 산성 기체(C02, H2S 및 메르캅탄류와 같은 화합물)를 함유하는데, 다양한 이유로 인해 이러한 산성 기체의 제거 처리 공정이 요구된다. 예를 들어, 산성 기체 제거는 제품 스펙(product specifications)의 만족, 다운스트림 촉매상(downstream catalyst bed)의 중독 예방, 냄새 제어 및/또는 연료 발열량의 업그레이드를 위해 필요할 수도 있다.
벌크 산성 기체(Bulk acid gas)는 아민(amine) 타워 내에서 제거된 후, 가성 타워를 이용하여 산성 화합물을 제거해서 낮은 ppm(parts per million) 농도 레벨을 얻는다. 가성 용액인, 수산화 나트륨과 같은, 베이스(base)의 수용성 용액과의 긴밀한 접촉을 통해서 탄화수소 기체 스트림으로부터 CO2 및 H2S가 제거되는 것으로 알려져 있다. 가성 용액의 가성, 즉 NaOH와의 반응에 의해, 이산화 탄소 및 황화 수소와 같은 산성 기체 성분은 황화 나트륨(sodium sulfide(Na2S)), 황화 수소 나트륨(sodium hydrosulfide (NaHS)), 탄산 나트륨(sodium carbonate (Na2CO3)) 및 중탄산 나트륨(sodium bicarbonate (NaHCO3))으로 화학 변화되는데, 이들은 가성 용액에 흡수되어 탄화수소 기체 스트림으로부터 제거된다.
정유화학 공정의 한 유형으로 수용성 수산화 나트륨 용액이 기체 스크러빙(gas scrubbing)을 위해서 거의 변함없이 사용되는데, 이것은 에틸렌 생성 유닛(unit) 또는 플랜트(plant)에 포함된다(본 발명은 기타 여러 것들을 의도함에도 불구하고, 편의를 위해 에틸렌 생성에 대해 설명한다). 에틸렌 플랜트에서, 에탄(ethane), 프로판(propane) 또는 더 높은 오일류 등과 같은 포화 지방족 탄화수소 공급물은 스팀을 통해 높은 온도에서 가열되어, 포화 탄화수소 분자들을, 지배적으로 에틸렌(ethylene)과 같은, 더 낮은 분자량의 불포화 탄화수소 분자들, 다음 으로 프로필렌(propylene), 이후 다양한 양의 C4, C5 및 C6 모노-(mono-) 및 디-올레핀 탄화수소류(di-olefinic hydrocarbons)로 분해하고, 또한 더 적은 양의 C7 및 더 높은 중량의 포화 및 불포화 지방족(aliphatic), 고리모양(cyclic) 및 방향족(aromatic) 탄화수소류도 존재하게 한다.
스팀 분해 동안, 탄화수소 공급 스트림에 첨가 및/또는 존재하는 임의의 황 함유 화합물은 황화 수소 및/또는 유기 황 화합물류(organically bound sulfur compounds)로 화학 변화되고, 또한 일정 함유량의 이산화탄소가 수성-기체 전환 반응(water-gas shift reaction)에 의해 생성된다. 다음으로, 스팀 분해로부터 나온 결과 기체 혼합물은 약 700 내지 약 1000℃의 온도에서 약 35 내지 약 40℃의 온도로 급냉되는데, 그 결과로 대부분의 물과 C7 + 탄화수소의 함유물이 응축되고 혼합물로부터 분리된다. 급냉 후, 기체 혼합물의 남아 있는 구성 요소들은 일반적으로 기체 압축 및 냉장 냉각의 다양한 단계를 통해서 그 상태가 조절되어 극저온 증류(cryogenic distillation)를 준비하고, 이로써 해당 에틸렌, 프로필렌 및 부텐(butanes) 함유물은, 폴리에틸렌(polyethylene), 에틸렌 코폴리머류(ethylene copolymers), 폴리프로필렌(polypropylene) 등과 같은 다양한 폴리머류(polymers)의 생성에서 모노머들(monomers)의 궁극적인 사용을 위해 본질적으로 순수한 형태로 최종 회수된다.
극저온 증류를 위한 기체 혼합물의 상태를 적절하게 조절하기 위해 필요한 한 단계로는, 이산화 탄소 및 황화 수소와 같은, 임의의 산성 요소들을 전혀 함유 하지 않은 분해된 기체를 스크러빙(scrubbing)(또는 대안적으로 청소)하는 것이 있다. 일반적으로, 이것은 다단계 기체 압축 시스템의 일부 단계 사이에서 그리고 때때로 압축 후에 수행되어 왔는데, 여기서 분해 기체 스트림의 압력은 약 10 내지 약 20 기압(atm)이다. 압축된 기체 스트림은 해당 기술 분야에서는 "흡수기(absorber)", "스크러버(scrubber)" 또는 "가성 타워(caustic tower)"라 불리는 기체-액체 접촉 도관 내에서의 역류식 접촉에 의해 수용성 수산화 나트륨 용액과 접촉한다. 이러한 기체 스크러빙 이후에, 이러한 타워의 하부에서부터 배출되는 수용성 수산화 나트륨 용액은 일부 미반응 수산화 나트륨 외에도 스크러빙된 기체 스트림으로부터 산성 기체 화합물들의 제거에 기인한 황화 나트륨(sodium sulfide), 황화 수소 나트륨(sodium hydrosulfide), 탄산 나트륨(sodium carbonate) 및 중탄산 나트륨(sodium bicarbonate)을 함유한다.
가성 타워 내에서 이러한 구성요소들이 집중되어 발생하는 것을 예방하고 일정량의 새로운 더 높은 강도의 가성 용액을 가성 타워에 첨가하기 위한 유압식 룸(hydraulic room)에 대비하기 위해, 일정량의 이러한 약한 가성 용액 또는 "타워에서 소비된(tower spent)" 가성 용액은 타워로 재순환하지 않고 흘러나간다. 그러나, 타워 내의 가성 용액 순환 시 적당한 액체 부피를 유지하기 위해, 이러한 약한 가성 용액 또는 "타워에서 소비된" 가성 용액의 일부는 타워로 재순환된다. 타워에서 흘러나오는 일정한 양의 약한 가성 용액 또는 "타워에서 소비된" 가성 용액을 해당 기술 분야에서는 "폐 가성(spent caustic)"이라 부른다. 다음으로, 폐 가성은 환경적으로 안전하게 폐기하기 위해 폐 가성 처리 유닛에서 적절히 처리된다.
또한, 스팀 분해기로 가는 일부 공급 재료는 상대적으로 무거운 메르캅탄들을 포함하는 상당한 양의 메르캅탄들을 함유한다. 이러한 상대적으로 무거운 메르캅탄들은 주로 H2S 및 탄화수소류로 분해하게 되고 분해 기체들, 비분해된 무거운 메르캅탄들 및 더 가벼운 메르캅탄들과 더불어 노를 빠져나간다. 급냉 타워에서, 보다 무거운 메르캅탄들 대부분은 응축되어 분리된 연료 오일과 함께 나가게 되지만, 보다 가벼운 메르캅탄들은 압축 및 나아가 올레핀 정제를 위한 용수 급냉 타워를 떠나는 분해 기체와 최종적으로 함께하게 된다. 올레핀 생산 설비들에서 통상적으로 사용되는 올레핀 정제를 위한 단계들 중 하나로 아세틸렌(acetylene) 수소 화합 공정이 있는데, 이것은 일반적으로 팔라듐(palladium) 촉매를 이용한다. 팔라듐 촉매 중독을 예방하기 위해 분해 기체 스트림의 메르캅탄들은 실제로 제거되어야만 한다.
분해 기체 스트림에서 메르캅탄 및 기타 황 화합물들을 제거하기 위한 종래의 방법들은 바스프(BASF)에서 공급하는 셀렉소브 COS(Selexsorb COS), 셀렉소브 CD(Selexsorb CD) 및 셀렉소브 CDX(Selexsorb CDX)와 같은 흡착제를 구비하거나, 또는 황화 아연(zinc sulfide), 황화 구리(copper sulfide) 또는 황화 납(lead sulfide)을 각각 형성하는 산화 아연(zinc oxide), 산화 구리(copper oxide) 또는 산화 납(lead oxide)과 같은 비재생 촉매들을 사용함으로써, 재생 가능한 활성 알루미나 흡착층을 이용해야만 했었다. 그러나, 이러한 상업적으로 이용가능한 방법 들은 매우 비싸다는 것이 판명되었다.
따라서, 종래 기술 분야에서 얻어낸 공정들보다 더 경제적이고 가성 스크러빙 이외에 추가적인 다른 공정 단계를 필요로 하지 않는, 메르캅탄을 제거하기 위한 공정이 개발될 수 있다면 현 해당 기술 분야에서 주목할 만한 개선이 이루어지게 될 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명인들은 메르캅탄류(기타 황 함유 화합물류)를 다운스트림 촉매의 중독을 실제로 예방할 만큼의 낮은 레벨로 충분히 제거하고 경제적이기도 한, 가성 스크러빙 타워에서 메르캅탄을 제거하기 위한 독특한 방법을 알아내었다.
이를 위한 본 발명의 목적은 향상된 폐 가성 제거 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탄화 수소 기체 스트림들로부터 황 화합물들 및 산성 기체들을 제거하기 위한 향상된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 경제적인 산성 기체 제거 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 포함한, 해당 기술 분야의 당업자들에게 명백한 다른 여러 목적이 이하 아래에서 논의되는 본 발명에 의해 제공된다.
본 발명은 가성 타워와 같은 곳에서 탄화수소 기체 스트림들로부터 여러 산성 기체 및 기타 황 화합물들을 제거하기 위한 향상된 방법을 제공한다. 본 발명의 방법이 탄화수소 기체에서 여러 산성 기체 및 황 화합물들을 제거해야 하는 다양한 여러 공정에서 사용될 수 있음에도, 이해를 돕고자, 본 발명은 분해 기체 스트림의 공정과 관련하여 더 상세하게 설명된다. 그러나, 이러한 상세 설명이 첨부된 청구항들의 범위를 어떠한 방식으로든 제한하지는 않는다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예는 라인(10) 내의 공급 탄화수소 기체 스트림을 처리하기 위한 공정을 포함하는데, 탄화수소 이외에도 C02, H2S 및 메르캅탄류 등과 같은 산성 화합물들을 포함한다. 공급 탄화수소 기체 스트림은 산성 화합물을 제거하는 것이 바람직한 산성 화합물 및 탄화수소를 함유하는 임의의 기체 스트림을 포함할 수 있다. 본 발명의 실제 사용을 위해 의도되는 이러한 공급 탄화 수소 기체 스트림의 비한정적인 예로서, 스팀 분해기 기체, 유동 접촉 분해(fluidized catalytic cracking (FCC)) 기체, 정제 연료 기체, 심도 접촉 분해(deep catalytic cracking (DCC)) 기체 및 기타 분해 또는 정제 기체가 있다.
도 1로 돌아가서, 공급 기체 스트림(10)은 수냉식 열교환기(12)에서, 바람직하게는 이용 가능한 냉각수 배출 온도 내의 2 내지 3℃의 온도로 냉각된다. 다음으로, 스트림(14)의 냉각된 기체는, 스트림(20)에서 제거되는, 증기로부터 스트림(18)에서 제거된 응축 액체(수냉 시 형성되는)를 분리하기 위한 녹-아웃 드럼(knock out drum)(16)으로 공급된다. 스트림(20)의 증기는 녹-아웃 드럼(16)에서 나오는 온도에서 물과 탄화 수소로 포화 상태가 된다. 다음으로, 증기는 녹-아웃 드럼(16)에서 나오는 온도의 적어도 약 5℃ 이상의 온도로, 바람직하게는 약 45 내지 약 60℃의 온도로 열교환기(22)에서 과열된다. 다음으로, 라인(24)에서의 과열된 증기는 가성 타워(26)로 공급된다.
본 발명의 이러한 바람직한 실시 예의 가성 타워는 네 개의 분리된 섹션, 즉 하부 재순환 가성 섹션(28), 중앙 재순환 가성 섹션(30), 상부 관류식(once-through) 가성 섹션(32) 및 용수 세척 섹션(34)을 포함한다. 본 발명인들은 다단계 가성 타워의 사용이 본 발명의 공정에서 중대하다는 것을 발견했는데, 이러한 타워는 적어도 하나의 하측 재순환 가성 섹션 및 재순환 가성 섹션의 위(또는 다운스트림(down stream))에 위치하는 적어도 하나의 관류식 가성 섹션을 포함한다. 본 발명인들은 임의의 이론에 한정되는 것을 원하지는 않지만, 메르캅탄(RSH)과 NaOH의 반응은 가역적이기 때문에, 즉
RSH + NaOH <--> RSNa + H20
종래 기술에서 실시되는 바와 같이 비처리 재순환 가성 용액에 의한 메르캅탄의 제거로는 촉매 중독과 같은 다운스트림 공정 문제점들을 예방하기 위해 효과적으로 충분한 양의 메르캅탄을 제거할 수 없다는 것을 본 발명인들은 인지했다. 종래 공정들의 하부 재순환 섹션들에서, 하부 섹션의 상부로 재순환 시 형성되는 RSNa는 RSH 오염 물질로 덜 응축된 기체를 만나게 되는데, 반응 역전 및 탄화 수소 기체로의 RSH 재방출을 번갈아 하게 된다. 이에 따라, 본 발명인들은 놀랍게도 다단계 가성 타워에서의 관류식 가성 섹션의 사용이 이러한 문제에 대한 단순하고도 경제적인 해결책(종래의 다운 스트림 재생 가능 활성 알루미나 흡착층 또는 비재생 금속 산화 촉매의 사용과는 대조되는)을 제공한다는 것을 발견했고, 그 때문에, 해당 기술에서 오랫동안 필요로 했던 것을 충족시키게 되었다.
도 1로 돌아가서, 라인(24)의 과열된 공급 기체는 가성 타워(26)의 하부 재순환 가성 섹션(28)으로 공급된다. 라인(36)의 약한 또는 하부 재순환 가성 용액은 공급 기체와, 바람직하게는 역류 형식으로 접촉한다. 또한, 가성/공급물 기체 접촉 및 물질 전달을 향상시키기 위해 트레이(tray)(38) 또는 패킹(packing)이 하부 재순환 가성 섹션(28) 안에 제공될 수도 있다. 가성 용액은 해당 기술 분야의 당업자가 알고 있는 처리용 라인(40) 내의 폐 가성(spent caustic)로서 또는 비처리 재순환 비아 펌프(via pump)(44) 및 재순환 라인(36)을 위한 라인(42) 내에서 제거된다. 이러한 방식으로, 초기에 산성 기체(CO2 and H2S) 성분이 최고 농도인, 라인(24)의 공급 기체 스트림은 하부 가성 재순환 영역(28) 내의 상대적으로 약한 가성 용액의 잔류 강도 사용을 극대화시킨다.
가성 용액은 공급 스트림으로부터 산성 성분들 및 메르캅탄을 추출할 수 있는 임의의 기본 시약을 포함할 수도 있다. 기본 시약은 바람직하게는 나트륨 또는 수산화 포타슘들(potassium hydroxide)과 같은 알칼리 금속 수산화물 또는 암모니아의 수용성 용액을 포함한다. 특히, 수산화 나트륨 용액들이 바람직하다.
부분 처리된 기체는 벤트(vent)(46)를 통해 하부 가성 재순환 섹션(28)으로부터 중앙 재순환 가성 섹션(30)으로 올라오는데, 여기에도 또한 트레이들(38) 또는 패킹이 설치될 수도 있다. 중앙 재순환 가성 섹션에서, 부분 처리된 기체는 제거 비처리 가성 스트림(50), 형성 가성 스트림(52) 및 펌프(54)에서 형성되고 라인(48)에서 나오는 상대적으로 더 강한 가성 용액과 접촉한다. 중앙 재순환 가성 섹션에서 사용되는 상대적으로 강한 가성은 약 2 내지 약 20 wt%, 바람직하게는 약 4 내지 약 15 wt%, 더 바람직하게는 약 4 내지 약 12 wt%의 가성 농도를 가지게 된다. 또한, NaOH는 바람직한 가성이다. 새로운 형성 가성 비아 라인(52)을 추가함으로써 가성을 충분히 제공하게 되는데, 이로써 타워(26)의 상부로부터 빠져나가는 최종 처리된 스트림(56)에서 원하는 수준까지 CO2 및 H2S 산성 화합물들을 제거하게 된다.
중앙 가성 재순환 섹션(30)에서 나온 기체는 상부 관류식 가성 섹션(32으로 벤트(48)를 통해서 올라온다. 또한, 상부 관류식 가성 섹션(32)은 트레이들 또는 패킹을 포함할 수도 있다. 다른 섹션들과는 달리, 상부 관류식 가성 섹션(32)용 가성은 비처리 재순환 가성(즉, 비처리 재순환 가성들은 황 화합물들을 여전히 함유하고 있다)가 아니다. 대신에, 소스 라인(source line)(62)에서 약 15 내지 약 50 wt%의 가성(바람직하게는 NaOH), 바람직하게는 약 20 내지 약 40 wt% 더욱 바람직하게는 약 20 내지 약 30 wt% 를 포함하는 강한 가성 용액은 펌프(62)를 경유하고 라인(64)를 통해 상부 관류식 가성 섹션(32)의 상부로 펌핑(pumping) 되어, 강한 가성 용액이 역류 형식으로 상부 섹션에서 기체와 접촉하도록 하여 적어도 메르캅탄(RSH)의 약 90%를 메르캅티드 염들(mercaptides salts)으로 화학변화시키는데, 이것은 라인(66)을 경유하여 상부 섹션(32)에서 나간다.
바람직한 실시 예들에서, 라인(66) 안의 메르캅티드 염을 함유하는 스트림은 NaOH 및 이황화 알킬 오일(alkyl disulfide oil(RSSR))로의 RSNa 산화를 위한 기존의 가성 재생 유닛(미도시)에서 처리될 수 있다. 일반적으로, 이러한 메르캅티드 염 산화 반응은 메르캅티드 염이 적절한 촉매를 통해 공기와 접촉하는 것에 영향을 받는다. 적절한 촉매들은 해당 기술 분야의 당업자에게 알려진 것과 같은 금속 프탈로시아닌(phthalocyanine) 촉매들을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지는 않는다. 촉매는, 바람직하게는 코발트 프탈로시아닌(cobalt phthalocyanine) 또는 바나듐 프탈로시아닌(vanadium phthalocyanine)을 포함한다. 더 높은 촉매 활동과 산화 속도를 증가시키기 위해 금속 프탈로시아닌 촉매들의 술폰화된(sulfonated)(모노술포(monosulfo), 디술포(disulfo), 트리술포(trisulfo) 및 테트라술포(tetrasulfo)) 또는 카르복시화된(carboxylated) 유도체들이 사용될 수도 있다. 특히 바람직한 촉매는 코발트 프탈로시아닌 디술포네이트(cobalt phthalocyanine disulfonate)를 포함한다. 촉매 농도는, 해당 기술 분야의 당업자가 이해하는 바와 같이 알칼리 스트림 내의 메르캅티드의 레벨에 부분적으로 의존하여 변화한다. 그러나, 일반적으로 코발트 프탈로시아닌 디술포네이트의 양은 알칼리 용액에 대해 약 10 내지 약 1000 중량 ppm 정도이다. 산화 조건들은 해당 기술 분야의 당업자들이 알고 있는 과정들에 따라서 변할 수 있지만, 일반적으로 약 70 내지 약 1000 psig의 압력 및 주변 온도 내지 약 100℃의 온도가 이용된다.
이황화 알킬 오일(RSSR)은 수용성 가성 상(aqueous caustic phase)에서 유기상(organic phase)으로 분리될 수 있는데, 이후 처리된 수용성 가성은 라인(60)을 경유하여 타워(26)로 다시 재활용될 수 있다. 이러한 분리는 해당 기술 분야의 당업자들이 이해하는 바와 같이 수행될 수 있지만, 일반적으로 대기압 내지 약 300 psig 이상의 압력 및 약 10 내지 약 120℃의 온도에서 작용하는 중력 상 분리 영역(gravity phase separation zone)이면 충분할 것이다. 이것은, 해당 기술 분야의 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 필요하다면 상기 영역 내에 위치한 합체 수단에 의해 촉진될 수도 있다.
산성 기체 CO2, H2S 및 RSH로부터 소모된 처리 기체는 벤트(68)를 통해서 상부 관류식 가성 영역(32)을 나와 용수 세척 섹션(34)으로 들어간다. 용수 세척 섹션(34)에서, 기체로부터 반출된 가성을 제거하기 위해 처리 기체는 역류 방식으로 라인(70)을 통해서 들어오는 용수로 세척된다. 펌프(72)는 재순환을 위한 라인(74)을 경유하여 용수 세척 섹션을 나오는 용수를 순환시킨다. 또한, 라인(74)으로부터 나오는 인출 라인(76) 및 형성 용수를 용수 재순환 라인(70)에 추가하기 위한 형성 용수 라인(78)을 제공할 수도 있다.
충분히 처리된 기체는 실제적으로 산성 성분이 없는 라인(56) 내에서 오버헤드 스트림(overhead stream)으로서 타워(26)를 빠져나간다. 따라서, 가성 타워(26)는 공급 기체 스트림(10)로부터 산성 기체 성분들을, 약 5 vppm (증기 ppm(vapor parts per million)) 미만 및 바람직하게는 약 1 vppm 미만의 C02, 약 1 vppm 미만 및 바람직하게는 약 0.1 vppm 미만의 H2S 및 약 5 vppm 미만 및 바람직하게는 약 2 vppm 미만의 메르캅티드들(RSH)과 같이 원하는 레벨까지 제거한다.
본 발명의 다양한 변경이 상기 상세 설명에 비추어 해당 기술 분야의 당업자들에게 제시된다. 예를 들어, 다양한 공급 스트림 및 가성들이 이용될 수도 있다. 이러한 명백한 모든 수정 사항들은 첨부된 청구항들의 충실하게 의도된 범위를 벗어나지 않는다.
이에, 앞서 언급한 특허들의 전문은 상호 참조로서 여기에 포함된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 도시한다.

Claims (18)

  1. 탄화수소(hydrocarbon) 함유 기체 스트림(stream)으로부터 산성성분을 제거하는 방법으로,
    (a) 탄화수소(hydrocarbons), 이산화탄소(carbon dioxide), 황화수소(hydrogen sulfide) 및 메르캅탄(mercaptans)을 포함하는 기체 상태의 공급 스트림을 적어도 하나의 가성 재순환 영역과 상기 가성 재순환 영역의 다운스트림(downstream)에 위치하는 적어도 하나의 관류식(once-through) 가성 영역을 갖는 다단계 가성 타워(multi-stage caustic tower) 내의 상기 가성 재순환 영역에 공급하는 단계와,
    (b) 상기 기체 상태의 스트림에서 상기 이산화탄소 및 황화수소의 모두를 제거하여 탄화수소 및 메르캅탄을 포함하는 부분적으로 처리된 기체 상태의 스트림을 얻기 위해, 상기 적어도 하나의 가성 재순환 영역에서 상기 기체 상태의 공급 스트림을 상기 타워를 나가서 상기 타워로 재순환되는 가성 스트림에 접촉시키는 단계;
    (c) 상기 부분적으로 처리된 기체 상태의 스트림을 상기 적어도 하나의 관류식 가성 영역에 보내는 단계; 및
    (d) 상기 부분적으로 처리된 기체 상태의 스트림에서 모든 상기 메르캅탄을 제거하여 이산화탄소, 황화수소 및 메르캅탄이 포함되지 않은 생성물 스트림을 생성하기 위해, 상기 부분적으로 처리된 기체 상태의 스트림을 상기 적어도 하나의 관류식 가성 영역에서 가성 용액에 관류식으로 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기체 상태의 공급 스트림은 스팀 분해기(steam cracker)로부터 나오는 유출물을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다단계 가성 타워는 두 개의 가성 재순환 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기체 상태의 공급 스트림에서 상기 이산화탄소 및 황화수소의 일부를 제거하여 제 1의 부분적으로 처리된 기체 스트림을 생성하기 위해 상기 기체 상태의 공급 스트림을 제 1 가성 재순환 영역에서 제 1 재순환 가성 스트림에 접촉시키고, 남아 있는 이산화탄소 및 황화수소를 제거하여 제 2의 부분적으로 처리된 기체 스트림을 생성하기 위해, 상기 제 1의 부분적으로 처리된 기체 스트림을 제 2 재순환 가성 스트림에 접촉시키기 위해 제 2 재순환 가성 영역에 공급하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가성 재순환 영역에서의 상기 가성 스트림은 상기 관류식 가성 영역에서의 가성의 강도보다 작은 가성 강도(caustic strength)를 가지는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 타워에서 이용되는 가성은 암모니아(ammonia), 수산화 나트륨(sodium hydroxide), 수산화 포타슘(potassium hydroxide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 1 재순환 가성 스트림은 수산화 나트륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 2 재순환 가성 스트림은 수산화 나트륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 2 재순환 가성의 가성 강도는 2 내지 20 중량 퍼센트인 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 2 재순환 가성의 가성 강도는 4 내지 15 중량 퍼센트인 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 타워는 하나의 관류식 가성 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 관류식 가성 영역에서의 관류식 가성은 15 내지 50 중량 퍼센트의 가성 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 관류식 가성 영역에서의 관류식 가성은 20 내지 30 중량 퍼센트의 가성 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 관류식 가성 영역으로부터의 폐 가성(spent caustic)은 메르캅탄 및 메르캅탄 염(mercaptan salts)을 제거하기 위해 처리되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 폐 가성의 메르캅탄 및 메르캅탄 염을 제거하기 위한 처리는,
    이황화 이알킬 오일(dialkyl disulfide oil)을 생성시키기 위해 상기 폐 가성을 금속 프탈로시아닌(metal phthalocyanine) 또는 그 유도체를 포함하는 촉매 상에서 산화시키는 처리; 및
    이어서, 상기 이황화 이알킬 오일을 상기 가성 용액에서 분리하는 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    동반되는 가성을 제거하고 용수 세척된 생성물 스트림을 생성하기 위해 상기 관류식 가성 영역으로부터의 상기 생성물 스트림을 용수 세척하는 처리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 생성물 스트림은 5vppm 미만의 CO2, 1vppm 미만의 H2S 및 5vppm 미만의 메르캅티드(mercaptides)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 생성물 스트림은 1vppm 미만의 CO2, 0.1vppm 미만의 H2S 및 2vppm 미만의 메르캅티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 함유 기체 스트림으로부터 산성성분을 제거하는 방법.
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