KR20120007020A - 정제된 합성 가스의 제조 공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 주성분인 일산화탄소 및 수소 이외에, 황화 수소, 황화 카르보닐 및/또는 시안화 수소와 선택적으로, 암모니아를 포함하는 공급물 합성 가스 스트림으로부터, 정제된 합성 가스 스트림을 제조하는 공정에 있어서, 상기 공정은,
a) 물 및/또는 증기의 존재 하에 시프트 (shift) 반응기에서 상기 공급물 합성 가스 스트림을 수성 가스 시프트 촉매에 접촉시켜, 일산화탄소의 적어도 일부를 이산화탄소와 수소에 반응시키고, 시안화 수소의 적어도 일부를 암모니아에 반응시키고, 그리고/또는 황화 카르보닐의 적어도 일부를 황화 수소에 반응시켜, H2S 및 CO2 가 농후하며 선택적으로 암모니아를 포함하는 전환된 합성 가스 스트림을 얻는 단계;
b) 전환된 합성 가스 스트림을 흡착액에 접촉시켜 전환된 합성 가스 스트림으로부터 H2S 및 CO2 를 제거하여, 반 정제된 합성 가스와 H2S 및 CO2 가 농후한 흡착액을 얻는 단계;
c) H2S 및 CO2 가 농후한 흡착액의 적어도 일부를 히터에서 가열하여, H2S 및 CO2 가 농후한 가열된 흡착액을 얻는 단계;
d) H2S 및 CO2 가 농후한 가열된 흡착액을 플래쉬 (flash) 용기에서 감압시킴으로써, CO2 가 농후한 플래쉬 가스와 H2S 가 농후한 흡착액을 얻는 단계;
e) H2S 가 농후한 흡착액을 상승된 온도에서 스트리핑 가스에 접촉시킴으로써, H2S 를 스트리핑 가스에 전달하여 H2S 가 농후한 스트리핑 가스와 재생된 흡착액을 얻는 단계;
f) H2S 가 농후한 스트리핑 가스에서의 H2S 를 황원소로 변환 (converting) 하는 단계; 및
g) 반 정제된 합성 가스에서의 H2S 를 황원소로 변환함으로써 반 정제된 합성 가스로부터 H2S 를 제거하여, 정제된 합성 가스를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정을 제공하는 것이다.

Description

정제된 합성 가스의 제조 공정{PROCESS FOR PRODUCING PURIFIED SYNTHESIS GAS}
본 발명은 오염 물질을 포함하는 공급물 (feed) 합성 가스 스트림으로부터, 정제된 합성 가스 스트림을 생산하는 공정에 관한 것이다.
합성 가스 스트림은 주로 일산화탄소 및 수소를 포함하는 기체 스트림이다. 일반적으로, 합성 가스 스트림은, 천연 가스, 석탄층 메탄, 증류 오일 및 잔여오일을 포함하는 탄화 수소의 부분 산화 또는 증기 (steam) 개질을 통해, 그리고 바이오매스 또는 석탄 또는 코크스와 같은 고형의 화석 연료의 기체화에 의해 생산된다.
바이오매스, 무연탄, 갈탄, 역청탄 (bitumous coal), 서브 (sub) 역청탄, 아탄 (lignite), 석유 코크스 및 이탄 (peat) 과 같은 고형의 연료를 포함하며 합성 가스 생성용 공급 원료로서 사용될 수도 있는 다수의 고형의 또는 매우 중질인 (점성의) 화석 연료, 및 열 분해, 접촉 (catalytic) 분해, 수소화 분해 등과 같은 오일 변환 공정으로부터 또는 원유로부터 직접 유도되는, 360 ℃ 초과의 비등점을 갖는 잔여 오일 분류물과 같은 정제소로부터의 잔여물인 타르 샌드 (tar sand) 로부터 추출된, 예를 들어 탄화수소와 같은 중질 잔여물이 있다. 이러한 모든 종류의 연료는 탄소 및 수소 비율이 상이할 뿐만 아니라 오염물로서 간주되는 물질이 다르다.
합성 가스를 생성하는데 사용되는 공급 원료에 따라, 합성가스는 이산화탄소, 황화수소, 황화 카르보닐 및 이황화 카르보닐과 같은 오염물질을 포함할 것이며, 또한 질소, 질소 함유 성분 (예컨대 HCN 및 NH3), 금속, 금속 카르보닐 (특히, 니켈 카르보닐 및 철 카르보닐) 및 몇몇의 경우에는 메르캅탄이 존재할 수 있다.
정제된 합성 가스는 접촉 화학 변환시 또는 발전을 위해 사용될 수 있다. 전세계 에너지 공급의 상당부분은 발전 설비에서 연료, 특히 천연 가스 또는 합성 가스를 연소시킴으로써 제공된다. 합성 가스는 하나 이상의 가스 터빈에서 공기와 연소되고, 그 결과물 가스가 증기를 발생시키기 위해 사용된다. 이후, 이 증기는 발전을 위해 사용된다.
발전시 합성 가스를 사용하는 특히 적합한 시스템은 석탄가스화복합발전 (IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle) 시스템이다. IGCC 시스템은 가스 터빈 설비에서 연료의 공급원으로서 석탄을 사용하는 방식으로 고안되었다. IGCC 는 2 개의 시스템의 조합이다. 제 1 시스템은 석탄을 사용하여 합성 가스를 만드는 석탄 가스화이다. 이후, 합성 가스는 오염물질 제거를 위해 정제된다. 정제된 합성 가스는 발전을 위해서 연소 터빈에 사용될 수도 있다.
IGCC 에서 제 2 시스템은 상업 발전에 효과적인 방법인 복합 방식 (combined cycle) 또는 화력 방식 (power cycle) 이다. 복합 방식은 연소 터빈/발전기, 열 회수 증기 발생기 (HRSG), 및 증기 터빈/발전기를 포함한다. 연소 터빈으로부터 배출된 열은 HRSG 에서 회수되어 증기를 발생시킬 수도 있다. 이후, 이러한 증기는 증기 터빈을 통해 더 많은 발전을 행하는 다른 발전기를 통과한다. 복합 방식은 일반적으로 종래의 발전 시스템에 비해 더 효율적인데, 이는 폐열을 재사용하여 더 많은 전기를 생산할 수 있기 때문이다. IGCC 시스템은 청정 시스템이며, 일반적으로 종래의 석탄 설비에 비해 더 효율적이다.
전술한 바와 같이, 합성 가스가 발전용으로 사용될 때, 가스 터빈 부품 상으로의 오염 물질의 퇴적을 회피하기 위해서 오염 물질의 제거가 종종 요구된다.
합성 가스가 접촉 화학 변환에 사용될 때, 촉매 오염 (poisoning) 을 방지하기 위해 오염 물질을 낮은 수준으로 제거하는 것이 요구된다.
정제된 합성 가스 스트림 제조 공정은, 일반적으로 고가의 라인업의 사용을 포함한다. 예컨대, 차가운 매탄올이 물리적 흡착에 의해 황화 수소와 이산화탄소를 제거하기 위해 사용될 수도 있다. 정제된 합성 가스에서 이들 오염 물질의 농도는 여전히 비교적 높을 것이다. 합성 가스가 접촉 변환되는 적용분야를 위해서는, 오염 물질의 농도가 낮은 것이 요구될 것이다. 메탄올 기반 공정을 사용하여 합성 가스 스트림을 높은 수준으로 정제하는 것은 메탄올 냉각 및 이후의 재생에 필요한 불균형적으로 많은 에너지 양으로 인해 경제적이지 않을 수 있다.
본 발명의 목적은, 정제된 합성 가스가 추가의 용도, 특히 발전에 적합하도록, 탄소질 연료의 범주로부터 유도된 합성 가스 스트림의 정제에 최적인 공정을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 주성분인 일산화탄소 및 수소 이외에, 황화 수소, 황화 카르보닐 및/또는 시안화 수소와 선택적으로, 암모니아를 포함하는 공급물 합성 가스 스트림으로부터, 정제된 합성 가스 스트림을 제조하는 공정에 있어서, 상기 공정은,
a) 물 및/또는 증기의 존재 하에 시프트 (shift) 반응기에서 상기 공급물 합성 가스 스트림을 수성 가스 시프트 촉매에 접촉시켜, 일산화탄소의 적어도 일부를 이산화탄소와 수소에 반응시키고, 시안화 수소의 적어도 일부를 암모니아에 반응시키고, 그리고/또는 황화 카르보닐의 적어도 일부를 황화 수소에 반응시켜, H2S 및 CO2 가 농후하며 선택적으로 암모니아를 포함하는 전환된 합성 가스 스트림을 얻는 단계;
b) 전환된 합성 가스 스트림을 흡착액에 접촉시켜 전환된 합성 가스 스트림으로부터 H2S 및 CO2 를 제거하여, 반 정제된 합성 가스와 H2S 및 CO2 가 농후한 흡착액을 얻는 단계;
c) H2S 및 CO2 가 농후한 흡착액의 적어도 일부를 히터에서 가열하여, H2S 및 CO2 가 농후한 가열된 흡착액을 얻는 단계;
d) H2S 및 CO2 가 농후한 가열된 흡착액을 플래쉬 (flash) 용기에서 감압시킴으로써, CO2 가 농후한 플래쉬 가스와 H2S 가 농후한 흡착액을 얻는 단계;
e) H2S 가 농후한 흡착액을 상승된 온도에서 스트리핑 가스에 접촉시킴으로써, H2S 를 스트리핑 가스에 전달하여 H2S 가 농후한 스트리핑 가스와 재생된 흡착액을 얻는 단계;
f) H2S 가 농후한 스트리핑 가스에서의 H2S 를 황원소로 변환 (converting) 하는 단계; 및
g) 반 정제된 합성 가스에서의 H2S 를 황원소로 변환함으로써 반 정제된 합성 가스로부터 H2S 를 제거하여, 정제된 합성 가스를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정을 제공한다.
이 공정은 낮은 레벨, 특히 ppmv 또는 ppbv 의 오염 물질을 갖는 정제된 합성 가스를 생산할 수 있다. 정제된 합성 가스는, 특히 HCN 및/또는 COS 에 관해 오염 물질의 레벨이 낮기 때문에, 많은 용도, 특히 발전을 위한 공급 원료로서의 용도 또는 접촉 화학 반응에서의 용도에 적합하다. 정제된 합성 가스는 특히 IGCC 에서의 용도에 적합하다.
이 공정의 중요한 이점은, 단계 d) 에서, CO2 농후 스트림이 비교적 고압, 바람직하게는 5 ~ 10 bara 의 범위에서 얻어진다는 것이다. 이는, CO2 농후 스트림의 추가의 압축에 필요한 설비 없이, 향상된 오일 회수, 또는 지하 구조물 또는 대수층으로의 재주입을 위해서 CO2 농후 스트림의 사용을 용이하게 한다.
이 공정의 다른 이점은, 단계 e) 에서, 상당량의 CO2 를 포함하는 공급물 합성 가스 스트림을 처리할지라도, H2S 가 농후하고 CO2 를 거의 포함하지 않는 스트리핑 가스가 얻어진다는 점이다. 특히, H2S 가 농후한 스트리핑 가스에서 H2S 의 농도는 30 체적 % 초과일 것이다. 이러한 스트리핑 가스는 H2S 가 황원소로 변환되는 황 회수 유닛에 적합한 공급물이다. 황 회수 유닛으로의 공급물에서 고농도의 H2S 는, 더 작은 황 회수 유닛의 사용 그리고 이에 따라 더 적은 자본과 조업 비용을 가능케 한다.
통상, 공급물 합성 가스는 고온 개질기, 자열 개질기 또는 가스화기와 같은 합성물 생성 유닛에서 공급원료로서 생성된다. 예컨대, Maarten van der Burgt 등의 "The Shell Middle Distillate Synthesis Process", Petroleum Review 지 1990년 4월호 204 ~ 209 페이지 참조.
석탄 및 중유 잔여물 이외에, 무연탄, 갈탄, 역청탄, 서브 역청탄, 아탄, 석유 코크스 및 이탄과 같은 고형의 연료를 포함하며 합성 가스 생성용 공급원료로서 사용될 수도 있는 다수의 고형의 또는 매우 중질인 (점성의) 화석 연료, 및 열 분해, 접촉 분해, 수소화 분해 등과 같은 오일 변환 공정으로부터 또는 원유로부터 직접 유도되는, 360 ℃ 초과의 비등점을 갖는 잔여 오일 분류물과 같은 정제소로부터의 잔여물인 타르 샌드로부터 추출된, 예를 들어 탄화수소와 같은 중질 잔여물이 있다. 이러한 모든 형식의 연료는 탄소 및 수소의 비율이 상이할 뿐만 아니라 오염 물질로서 간주되는 물질이 상이하다.
개질기에서 생성된 합성 가스는 통상, 주성분인 일산화탄소 및 수소 이외에, 이산화탄소, 증기, 다양한 불활성 화합물 및 HCN 및 황 화합물과 같은 불순물을 포함한다. 기체화기에서 생성된 합성 가스는, 통상 낮은 수준의 이산화탄소를 포함한다.
합성 가스 생성 유닛을 나오는 합성 가스는 입자상 물질, 예컨대 매연 입자를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 이러한 매연 입자는, 제거되는데, 예컨대 합성 가스 생성 유닛을 나가는 합성 가스와 매연 스크러버 (scrubber) 의 스크러빙 액체가 접촉함으로써, 입자상 물질, 특히 매연을 제거하고, 이에 의해 주성분인 CO 및 H2 이외에, H2S 및 선택적으로 CO2, HCN 및/또는 COS 를 포함하는 공급물 합성 가스를 얻는다.
바람직하게는, 공급물 합성 가스에서 H2S 의 양은 합성 가스를 기준으로, 1 ppmv ~ 20 체적 %, 통상 1 ppmv ~ 10 체적 % 일 것이다.
적용가능하다면, 공급물 합성 가스에서 CO2 의 양은, 합성 가스를 기준으로, 약 0.5 체적 % ~ 10 체적 %, 바람직하게는 약 1 체적 % ~ 10 체적 % 이다.
HCN 이 존재한다면, 공급물 합성 가스에서 HCN 의 양은, 일반적으로 약 1 ppbv ~ 약 500 ppmv 일 것이다.
COS 가 존재한다면, 공급물 합성 가스에서 COS 의 양은, 일반적으로 약 1 ppbv ~ 약 100 ppmv 일 것이다.
단계 a) 에서, 공급물 합성 가스 스트림은 수성가스 시프트 촉매와 접촉되어 일산화탄소의 적어도 일부와 물을 반응시킨다. 물 시프트 변환 반응은 당업자에게 잘 알려져 있다. 일반적으로, 통상 증기 형태의 물이 공급물 합성 가스 스트림과 혼합되어 이산화탄소와 수소를 형성한다. 사용된 촉매는 이러한 반응을 위해 공지되어 있으며, 철, 크롬, 구리 및 아연을 포함하는 임의의 촉매일 수 있다. 산화 아연 구리가 특히 적합한 시프트 촉매이다.
단계 a) 의 바람직한 실시형태에서, 공급물 합성 가스 스트림에서 일산화탄소는 하나 이상의 고정층 반응기에서 존재하는 것과 같은 촉매의 존재하에 낮은 량의 증기로 변환된다. 일련의 시프트 반응기가 사용될 수도 있는데, 각각의 반응기에서, 수성가스 시프트 변환 단계가 실행된다. 제 1 또는 단지 수성 가스 시프트 반응기에 공급된 바와 같은 공급물 합성 가스 스트림에서, 건량 기준으로, 일산화탄소의 함량은, 바람직하게는 적어도 50 체적 %, 더 바람직하게는 55 체적 % ~ 70 체적 % 이다. 공급물 합성 가스 스트림은, 바람직하게는 촉매를 황화물로 그리고 활성으로 유지하기 위해서 황화 수소를 포함한다. 황화 수소의 최소 함량은, 시프트 반응기의 작동 온도, 공간 속도 (GHSV) 및 공급물 합성 가스 스트림에 존재하는 황 종류에 따를 것이다. 바람직하게는, 적어도 300 ppm 의 H2S 가 공급물 합성 가스 스트림에 존재한다. 촉매 활동도의 관점으로부터 H2S 의 최대량에 제한은 없다.
단계 a) 의 바람직한 실시형태에서, 시프트 반응기에 진입할 때 공급물 합성 가스 스트림에서 증기에 대한 일산화탄소 몰비는 바람직하게는 0.2 : 1 내지 0.9 : 1 이다. 시프트 반응기에 진입할 때 공급물 합성 가스 스트림의 온도는 바람직하게는 190 ℃ ~ 230 ℃ 이다. 게다가, 입구 온도는, 각각의 수성 가스 시프트 변환 단계에 대해 공급물의 노점보다 10 ℃ ~ 60 ℃ 초과인 것이 바람직하다. 반응기의 공간 속도는 바람직하게는 6000 h-1 ~ 9000 h- 1 이다. 압력은 바람직하게는 2 MPa ~ 5 MPa 이며, 더 바람직하게는 3 MPa ~ 4.5 MPa 이다.
일산화탄소의 변환은, 반응기의 공급물에 존재하는 증기의 아화학량론적 (sub-stoichiometric) 양으로 인해 통상 100 % 가 아닐 수도 있다. 바람직한 실시형태에서, 고정층 반응기를 사용하는 시프트 반응기 방출물에서 일산화탄소의 함량은, 건량 기준으로 55 체적 % ~ 70 체적 % 의 일산화탄소를 포함하는 공급물 합성 가스 스트림으로부터 출발하면, 건량 기준으로 35 체적 % ~ 50 체적 % 일 것이며, 증기/CO 비율은 0.2 몰 ~ 0.3 몰일 것이다. 일산화탄소의 추가 변환이 소망된다면, 시프트 반응기 방출물이 다음의 수성 가스 시프트 변환 단계를 받는 것이 바람직하다.
이러한 후속의 수성 가스 시프트 변환 단계에 대한 바람직한 증기/물 대 일산화탄소 몰비, 입구 온도 및 공간 속도는 제 1 수성 가스 시프트 변환 단계에 대해 기술된 것과 같다. 상기 기술된 바와 같이, 공급물 합성 가스 스트림은 바람직하게는 가스화 공정으로부터 얻어지고, 바람직하게는 물 스크러빙 단계를 받게 된다. 이러한 단계에서, 물이 증발되어 최종적으로 합성 가스 혼합물이 될 것이다. 이와 같이 스크러빙된 합성 가스에서 이루어진 증기 대 CO 몰비는 바람직하게는 전술한 바와 같은 바람직한 범위 내에 있을 수 있다. 이는 제 1 수성 가스 시프트 변환 단계에 합성 가스가 공급됨에 따라 합성 가스에 증기 또는 물이 추가될 필요가 없게 한다. 후속 단계를 위해 소망하는 증기 대 CO 몰 범위를 얻기 위해서, 증기 또는 보일러 공급수가 각각의 이전 단계의 방출물에 추가되어야 할 것이다.
수성 가스 시프트 단계는, 각각의 다음 시프트 반응기의 시프트 반응기 방출물에서 일산화탄소 함량을 건량 기준으로, 5 체적 % 미만의 CO 함량으로 계단식으로 낮추는 것을 반복할 수도 있다. 4 ~ 5 단계에서, 또는 다르게는, 4 ~ 5 개의 반응기에서, 이러한 CO 변환이 이루어질 수 있음을 발견하였다.
각각의 시프트 반응기에서 온도 상승을 제어하는 것이 중요하다는 것을 발견하였다. 바람직하게는, 단일 반응기에서 촉매 층의 최대 온도는 440 ℃ 를 초과하지 않으며, 더 바람직하게는 400 ℃ 를 초과하지 않도록 각각의 시프트 반응기를 작동시키는 것이 바람직하다. 온도가 높을수록, 발열 메탄화 반응이 발생할 수 있어 그 결과 제어되지 않은 온도 상승이 유발된다.
시프트 반응기에 사용된 촉매는 바람직하게는, 수성 가스 시프트 촉매이며, 이 촉매는 메탄화와 같은 우호적인 부반응 없이 바람직한 낮은 증기 대 CO 몰비에서 활성이며, 그리고 비교적 낮은 입구 온도에서 활성이다. 바람직하게는, 촉매는 캐리어 및 몰리브덴 (Mo) 의 산화물 또는 황화물, 더 바람직하게는 몰리브덴 (Mo) 및 코발트 (Co), 더욱 더 바람직하게는 구리 (Cu), 텅스텐 (W) 및/또는 니켈 (Ni) 을 포함하는 산화물 또는 황화물의 혼합물을 갖는다. 촉매는, 바람직하게는, 칼륨 (K), 란타늄 (La), 망간 (Mn), 세륨 (Ce) 및/또는 지르코늄 (Zr) 과 같은 하나 이상의 촉진제/억제제를 포함한다. 캐리어는 예컨대, 알루미나, MgAl2O4 또는 MgO-Al2O3-TiO2 와 같은 내화물 재료일 수도 있다.
바람직한 촉매의 예는 활성 γ- Al2O3 캐리어, 1 ~ 8 중량 % CoO 및 6 ~ 10 중량 % MoO3 를 포함한다. 촉매는 바람직하게는 압출물로서 존재한다.
단계 a) 의 바람직한 실시형태에서, 공급물 합성 가스 스트림은 적어도 50 체적 % 의 일산화탄소를 포함하고, 시프트 반응기 (들) 에 진입할 때 공급물 합성 가스 스트림에서 증기 대 일산화탄소 몰비는 바람직하게는 0.2 : 1 내지 0.9 : 1 이며, 시프트 반응기 (들) 에 진입할 때 공급물 합성 가스 스트림의 온도는 190 ℃ ~ 230 ℃ 이다.
단계 a) 에서 발생하는 추가의 반응은 HCN 의 암모니아로의 변환 및/또는 COS 의 H2S 로의 변환이다. 이에 따라, 단계 a) 에서 얻어진 시프트 가스 스트림에서는 HCN 및/또는 COS 가 열화되어 있을 것이다.
선택적으로, 단계 a) 에서 얻어진 전환된 가스 스트림은 냉각되어 물 및 적용가능하다면, 암모니아가 제거된다. 전환된 가스 스트림을 기준으로, 바람직하게는 적어도 50 %, 더 바람직하게는 적어도 80 %, 및 가장 바람직하게는 적어도 90 % 의 물 및 적용가능하다면, 암모니아가 제거된다.
단계 b) 에서, 전환된 합성 가스는 흡착기에서 흡착액과 접촉되어 H2S 와 CO2 가 제거되며, 이에 의해 반 정제 합성 가스와 H2S 와 CO2 가 농후한 흡착액이 얻어진다.
적절한 흡착액은 물리적 용매 및/또는 화학적 용매를 포함할 수도 있다. 물리적 용매는 H2S 및/또는 CO2 와의 화학적 상호작용이 거의 없거나 없는 용매로 이해된다. 적절한 물리적 용매는 술포레인 (시클로-테트라메틸렌술폰 및 그의 유도체), 지방산 아미드, N-메틸-피롤리돈, N-알킬화 피롤리돈 및 대응 피페리돈, 메탄올, 에탄올 및 폴리에틸렌 글리콜의 디알킬에테르의 혼합물을 포함한다. 화학적 용매는 H2S 및/또는 CO2 와의 화학적 상호작용을 나타내는 용매로 이해된다. 적절한 화학적 용매는 아민계 용매, 예컨대 1 차, 2 차 및/또는 3 차 아민, 특히 에탄올아민에서 유도된 아민, 특히 모노에탄올 아민 (MEA), 디에탄올 아민 (DEA), 트리에탄올 아민 (TEA), 디이소프로판올아민 (DIPA) 및 메틸디에탄올 아민 (MDEA) 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
바람직한 흡착액은 물리적 용매 및 화학적 용매를 포함한다.
화학적 용매 및 물리적 용매 양자를 포함하는 흡착액을 사용하는 이점은, 이 흡착액이 적절한 투자 비용 및 조업 비용에 대해서 H2S 및/또는 CO2 에 대해 양호한 흡착 성능 및 양호한 선택도를 나타낸다는 것이다.
특히 바람직한 흡착액은 2 차 또는 3 차 아민, 바람직하게는 에탄올 아민으로부터 유도된 아민 화합물, 더 바람직하게는, DIPA, DEA, 모노메틸-에탄올 아민 (MMEA), MEDA, 또는 디에틸-모노에탄올 아민 (DEMEA), 바람직하게는 DIPA 또는 MDEA 를 포함한다.
단계 b) 는, 바람직하게는 15 ℃ ~ 90 ℃, 바람직하게는 적어도 20 ℃, 더 바람직하게는 25 ℃ ~ 80 ℃, 더욱 더 바람직하게는 40 ℃ ~ 65 ℃, 그리고 가장 바람직하게는 약 55 ℃ 의 온도에서 실행된다. 바람직한 온도에서, H2S 및 CO2 의 보다 양호한 제거가 이루어진다. 단계 b) 는, 바람직하게는 15 bara ~ 90 bara, 더 바람직하게는 20 bara ~ 80 bara, 더욱 더 바람직하게는 30 bara ~ 70 bara 의 압력에서 실행된다.
단계 b) 는, 5 ~ 80 개의 접촉 층, 예컨대 밸브 트레이, 버블 캡 트레이, 배플 등을 갖는 흡착기에서 바람직하게 실행된다. 또한, 구조화된 패킹이 적용될 수도 있다. 적절한 용매/공급물 가스 비는 1.0 ~ 10 (w/w), 바람직하게는 2 ~ 6 (w/w) 이다.
단계 c) 에서, H2S 및 CO2 가 농후한 흡착액의 적어도 일부가 가열된다. 바람직하게는, H2S 및 CO2 가 농후한 흡착액이 90 ℃ ~ 120 ℃ 의 온도에서 가열된다.
단계 d) 에서, 가열된 흡착액은 플래쉬 용기에서 감압되고, 이에 의해 CO2 농후 플래쉬 가스 및 H2S 농후 흡착액이 얻어진다. 단계 d) 는 단계 b) 의 압력에 비해 저압에서 실행되지만, 바람직하게는 상압을 초과하는 압력에서 실행된다. 바람직하게는, 가능한 많은 CO2 가 가열된 흡착액으로부터 방출되도록 감압이 실행된다. 바람직하게는, 단계 d) 는 2 bara ~ 10 bara, 더 바람직하게는 5 bara ~ 10 bara 의 압력에서 실행된다. 이러한 바람직한 압력에서, CO2 의 대부분이 H2S 와 CO2 가 농후한 흡착액으로부터 분리되어 CO2 가 농후한 플래쉬 가스가 얻어지는 것을 발견하였다.
바람직하게는, 단계 d) 에서, 적어도 50 %, 바람직하게는 적어도 70 %, 그리고 더 바람직하게는 적어도 80 % 의 CO2 가 H2S 와 CO2 가 농후한 흡착액으로부터 분리된다. 단계 d) 는 CO2 가 농후한 플래쉬 가스와 H2S 가 농후한 흡착액을 유발한다. 바람직하게는, 단계 d) 에서 얻어진 플래쉬 가스는 10 체적 % ~ 100 체적 %, 바람직하게는 50 체적 % ~ 100 체적 % 의 CO2 를 포함한다.
CO2 가 농후한 플래쉬 가스가 추가의 사용에 적절하다. CO2 농후 가스가 고압으로 될 필요가 있는 적용 분야에서, 예컨대, 지하 구조물로의 주입에 사용되어야 할 때, CO2 농후 플래쉬 가스는, 이미 상승된 압력이기 때문에, 추가의 가압화에 요구되는 설비 및 에너지 요구를 감소시키는 이점이 있다.
바람직한 실시형태에서, CO2 농후 플래쉬 가스는, 특히, 적소에서 오일에 용해되는 경향이 있는 향상된 오일 회수를 위해 사용되는 오일 저장소로 오일을 주입함으로써, 오일의 점성을 감소시키고, 이로써 제조 웰 (producing well) 을 향한 이동에 대해 더 활동적이 된다.
다른 실시형태에서, CO2 농후 가스 스트림은 보관을 위해 대수층 또는 빈 오일 저장소로 추가로 가압 펌핑된다.
모든 전술한 선택사항을 위해, CO2 가 농후한 플래쉬 가스가 압축될 필요가 있다. 바람직하게는, CO2 가 농후한 플래쉬 가스는 60 bara ~ 300 bara, 더 바람직하게는 80 bara ~ 300 bara 의 압력으로 압축된다. 통상, 일련의 압축기가 소망하는 고압으로 CO2 농후 가스 스트림을 가압할 필요가 있다. 상압으로부터 약 10 bara 의 압력으로 CO2 농후 가스 스트림을 가압하는 것은 대형 및 고가의 압축기를 필요로 한다. 공정이 이미 상승된 압력으로 CO2 농후 가스를 생산하기 때문에, 압축기 설비에서의 절약이 실현될 수 있다.
단계 e) 에서, H2S 를 포함하는 흡착액은 상승된 온도에서 스트리핑 가스와 접촉되며, 이에 의해 H2S 를 스트리핑 가스에 전달하여 재생 흡착액과 H2S 가 농후한 스트리핑 가스를 얻을 수 있다. 단계 e) 는, 바람직하게는 재생기에서 실행된다. 바람직하게는, 단계 e) 에서 상승된 온도는 70 ℃ ~ 150 ℃ 의 온도이다. 가열은 바람직하게는 증기 또는 고온의 오일에 의해 실행된다. 바람직하게는, 단계식 모드로 온도 상승이 행해진다. 바람직하게는, 단계 e) 가 1 bara ~ 3 bara, 바람직하게는 1 bara ~ 2.5 bara 의 압력에서 실행된다.
단계 f) 에서, 황화 수소는 촉매의 존재하에 이산화황과 반응하여 황원소를 형성한다. 이러한 반응은 클라우스 반응 (Claus reaction) 으로서 종래 기술에서 공지되어 있다. 바람직하게는, H2S 가 농후한 스트리핑 가스 및 SO2 를 포함하는 가스 스트림이 하나 이상의 클라우스 접촉 단계를 연속하여 포함하는 황 회수 시스템에 공급된다. 클라우스 접촉 단계 각각은 황 응축기에 결합되는 클라우스 접촉 반응기 (Claus catalytic reactor) 를 포함한다. 클라우스 접촉 반응기에서, 황원소를 형성하도록 H2S 와 SO2 사이에 클라우스 반응이 발생한다. 황원소 뿐만 아니라 미반응 H2S 및/또는 SO2 를 포함하는 생성 가스 방출물이 클라우스 접촉 반응기를 나가고, 클라우스 접촉 반응기에 연결된 황 응축기에서 황의 노점 미만으로 냉각되어 클라우스 반응기 방출물로부터 황원소의 대부분을 응축 분리한다. 황원소를 형성하는 H2S 와 SO2 간의 반응은 발열반응이며, 통상 클라우스 접촉 반응기에 걸친 온도 상승이 H2S 가 농후한 유입 스트리핑 가스에서 H2S 의 농도 증가를 유발한다. 30 % 초과 또는 심지어 15 % 초과인 H2S 농후 스트리핑 가스의 H2S 농도에서는, 충분한 SO2 가 존재하여 클라우스 반응에 따라 반응된다면, 클라우스 반응기의 온도가 소망하는 작동 범위를 초과하도록, 클라우스 접촉 반응기에서 발생한 열이 설정될 것이다. 바람직하게는, 클라우스 접촉 반응기의 작동 온도는 약 200 ℃ ~ 약 500 ℃, 더 바람직하게는 약 250 ℃ ~ 350 ℃ 에서 유지된다.
단계 b) 는 반 정제된 합성 가스와 H2S 와 CO2 가 농후한 흡착액을 유발한다.
단계 b) 에서 얻어진 반 정제된 합성 가스는 주로 수소와 일산화탄소, CO2 와 낮은 수준의 H2S 와 선택적으로 다른 오염 물질을 포함한다.
단계 g) 에서, 반 정제된 합성 가스에서 황화 수소중 적어도 일부는 황원소로 변환된다.
단계 g) 의 일 실시형태에서, 황화 수소는, 반 정제된 합성 가스를, 황의 용융점 미만의 온도와, 충분한 용액 대 가스 비, 및 H2S 를 황 원소로 변환시켜 황 퇴적을 방지하는데 효과적인 조건으로, 유기산의 가용성 Fe(III) 킬레이트를 함유하는 반응물 수용액과 접촉시킴으로써 황원소로 변환되고, 이에 의해 사워 가스와 분산된 황 입자를 포함하는 반응물 수용액을 갖는 가스 용액 혼합물을 제조한다.
적용된 철 킬레이트는, 철이 산을 갖는 킬레이트를 형성하는 배위 화합물 (coordination complexes) 이다. 산은 하기 구조식을 갖는다.
Figure pct00001
여기서,
- Y 기 중 2 ~ 4 개는 아세트산기 및 프로피온산기로부터 선택되고,
- Y 기 중 0 ~ 2 개는 2-히드록시-에틸, 2-히드록시프로필, 및
Figure pct00002
으로부터 선택되는데,
여기서, X 는 아세트산기 및 프로피온산기로부터 선택되며,
R 은 에틸렌, 프로필렌 또는 이소프로필렌 또는 질소로 대체된 2 개의 수소 원자가 1, 2 위치에 있는 대안의 시클로-헥산 또는 벤젠과 이들의 혼합물이다.
철을 위한 예시적 킬레이트제는, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 1,2-프로필렌디아민, 및 1,3-프로필렌디아민으로부터 유도된 아미노아세트산, 예컨대 에틸렌디아민 테트라아세트산 (EDTA), N-2-히드록시에틸 에틸렌디아민 트리아세트산 (HEEDTA), 디에틸렌트리아민 펜타아세트산 (DETPA); 시클릭, 1,2-디아민의 아미노아세트산 유도체, 예컨대 1,2-디-아미노시클로헥산-N,N-테트라아세트산, 및 1,2-페닐렌-디아민-N,N-테트라아세트산, 및 베르스워스 (Bersworth) 의 미국 특허 제 3,580,950 에 개시된 폴리아미노 아세트산의 아미드를 포함한다. 바람직하게는, N-(2-히드록시에틸) 에틸렌디아민 트리아세트산 (HEEDTA) 의 페릭 (ferric) 킬레이트가 사용된다.
추가의 적절한 철 킬레이트는, 철이 니트릴로트리아세트산 (NTA) 을 갖는 킬레이트를 형성하는 배위 화합물이다.
철 킬레이트는 가용성 종류, 예컨대 철 킬레이트의 암모늄 또는 알칼리 금속염 (또는 이들의 혼합물) 으로서 용액에 공급된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가용성" 은 용해된 철 킬레이트 (들), 전술한 카티온 (들) 의 염 (들) 또는 철 킬레이트 (들) 가 용액에 존재하는 일부의 다른 형태를 말한다. 킬레이트의 용해성이 쉽지 않아, 더 높은 킬레이트의 농도가 요구되는 곳에서는, 유럽 특허 출원 공개 공보 제 215, 505 에 개시된 바와 같이 암모늄 염이 사용될 수도 있다.
그러나, 본 발명에는 철 킬레이트의 더 묽은 용액 (dilute solution) 이 적용될 수도 있는데, 철 킬레이트의 석출을 방지하기 위해 취해진 단계는 중요하지 않다.
바람직하게는, 반응물의 재생은 산소, 바람직하게는 공기의 사용에 의해 이루어진다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "산소" 는 "순수" 산소로 제한되는 것이 아니라, 공기, 산소가 농후한 공기 또는 산소를 함유하는 다른 가스를 포함한다. 산소는 2 가지 기능, 즉 반응물인 철(II) 의 철(III) 상태로의 산화, 및 수성 혼합물로부터 임의의 잔류 용해 가스 (원래 존재한다면) 의 스트리핑을 달성할 수 있다. 산소 (공급되는 모든 형태) 는, 철 (III) 상태로 산화되는 가용성 철 킬레이트량에 대해 화학양론적으로 등가로 또는 초과하여 공급된다. 바람직하게는, 산소는 약 20 % ~ 약 500 % 의 초과량으로 공급된다. 전기화학적 재생이 또한 적용될 수도 있다.
단계 (g) 는 정제된 합성 가스를 유발한다. 정제된 합성 가스에서 H2S 의 양은, 정제된 합성 가스를 기준으로, 바람직하게는 1 ppmv 이하, 더 바람직하게는 100 ppbv 이하, 더욱 더 바람직하게는 10 ppbv 이하, 가장 바람직하게는 5 ppbv 이하이다.
이 공정에 의해 얻어질 수 있는 정제된 합성 가스는, 발전 또는 화학적 공정에서의 변환을 포함하는 다양한 용도에 적합하다. 이에 따라, 본 발명은 이 공정에 의해 얻어질 수 있는 정제된 합성 가스를 포함한다.
바람직한 실시형태에서, 정제된 합성 가스는 접촉 공정에서 사용되고, 바람직하게는 피셔 트롭쉬 합성, 메탄올 합성, 디-메틸 에테르 합성, 아세트산 합성, 암모니아 합성, 대체 천연 가스 (SNG) 제조를 위한 메탄화 (methanation) 및 카르보닐화 또는 하이드로포밀화 반응을 포함하는 공정의 군에서 선택된다.
다른 바람직한 실시형태에서, 정제된 합성 가스는 발전, 특히 IGCC 시스템용으로 사용된다.
IGCC 시스템에서, 통상, 연료 및 산소를 함유하는 가스가 가스 터빈의 연소 부분에 도입된다. 가스 터빈의 연소 부분에서, 연료가 연소되어 고온의 연소 가스를 발생시킨다. 고온의 연소 가스는 통상 여러 줄로 배치된 팽창기 블레이드 시퀀스를 통해 가스 터빈에서 팽창되며 발전기를 통한 발전을 위해 사용된다. 가스 터빈에서 연소되는 적절한 연료는 천연 가스와 합성 가스를 포함한다.
가스 터빈을 나가는 고온의 배기 가스는 열 회수 증기 발생기 유닛으로 도입되며, 고온의 배기 가스에 포함된 열이 제 1 증기량을 발생시키기 위해서 사용된다.
바람직하게는, 고온의 배기 가스는 350 ℃ ~ 700 ℃, 더 바람직하게는 400 ℃ ~ 650 ℃ 의 온도를 갖는다. 고온의 배기 가스의 조성은, 가스 터빈에서 연소된 연료 가스 및 가스 터빈의 상태에 따라 변화될 수 있다.
열 회수 증기 발생기 유닛은 고온의 배기 가스로부터 열을 회수하는 수단을 제공하고 이 열을 증기로 변환시키는 임의의 유닛이다. 예컨대, 열 회수 증기 발생기 유닛은 적층식으로 (stackwise) 장착된 복수 개의 튜브를 포함할 수 있다. 물이 펌프로 끌어올려져 튜브를 통해 순환되어 고온 고압 하에 유지될 수 있다. 고온의 배기 가스가 튜브를 가열하고 증기를 발생시키기 위해 사용된다.
열 회수 증기 발생기 유닛은 3 가지 유형의 증기, 즉 고압 증기, 중간 압력 증기 및 저압 증기를 발생시키도록 설계될 수 있다.
바람직하게는, 증기 발생기는 적어도 소정량의 고압 증기를 발생시키도록 설계될 수 있는데, 이는 고압 증기가 발전을 위해 사용될 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 고압 증기는 90 bara ~ 150 bara, 더 바람직하게는 90 bara ~ 125 bara, 더욱 더 바람직하게는 100 bara ~ 115 bara 의 압력을 갖는다. 바람직하게는, 또한 저압 증기가 발생하는데, 저압 증기는 바람직하게는, 2 bara ~ 10 bara, 더 바람직하게는 ~ 8 bara, 더욱 더 바람직하게는 4 bara ~ 6 bara 의 압력을 갖는다.
열 회수 증기 발생기 유닛에서, 바람직하게는 고압 증기가 증기 터빈에서 발생하고, 고압 증기는 예컨대 증기 터빈에 연결된 발전기를 통해 동력으로 변환된다.
특히 바람직한 실시형태에서, 전환된 합성 가스 스트림의 일부는, 선택적으로 오염 물질의 제거 이후에, 예컨대 압력 스윙 흡착 (PSA) 단계에서와 같이 수소 제조를 위해 사용된다. 수소 제조를 위해 사용된 전환된 합성 가스 스트림의 비율은 일반적으로 15 체적 % 미만, 바람직하게는 대략 1 ~ 10 체적 % 일 것이다. 이후, 이렇게 제조된 수소는 탄화수소 합성 반응 생성물의 수소화 분해시 수소 공급원으로서 사용될 수 있다. 이러한 구조는 예를 들어, 외부 공급원으로부터 그렇지 않으면 일반적으로 입수가능한 곳에서 사용되는 별도의 수소 공급원에 대한 필요를 감소시키거나 없앤다. 따라서, 탄소질 연료 공급 원료는 액체 생성물 변환에 대한 바이오매스 또는 석탄의 전반적인 공정에서 요구되는 추가 반응물을 제공할 수 있으며, 전반적인 공정의 자급률 (self sufficiency) 을 증가시킨다.
이하, 본 발명을 개략적인 도 1 을 참조하여 비제한적인 실시형태를 사용하여 더 자세히 설명한다.
도 1 은 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정을 도시한다.
도 1 은 주성분인 CO, H2 이외에, H2S, HCN 및 COS 를 포함하는 합성 가스가 라인 (1) 을 통해 CO 가 물의 존재 하에 CO2 로 접촉 변환되는 시프트 반응기 (2) 에 도입된다. 또한, HCN 및 COS 의 NH3 및 H2S 로의 각각의 변환이 발생한다. 그 결과로 HCN 과 COS 가 열화된, 전환된 합성 가스는 라인 (5) 을 통해 형성되어 안내된 임의의 NH3 을 흡착기 (6) 에서 제거하기 위해서 스크러버 (4) 에서 선택적으로 세정된다. 흡착기 (6) 에서, HCN 과 COS 가 열화된 합성 가스는 흡착액과 접촉되고 이에 의해 합성 가스로부터 H2S 와 CO2 를 흡착액에 전달하여 H2S 와 CO2 가 농후한 흡착액과 반 정제된 합성 가스를 얻는다. 반 정제된 합성 가스는 라인 (7) 을 통해 흡착기 (6) 를 나간다. H2S 와 CO2 가 농후한 흡착액은 라인 (8) 을 통해 히터 (9) 에 도입되어 가열된다. 그 결과로 가열된 흡착액은 플래쉬 용기 (10) 에서 감압되며, 이에 의해 CO2 가 농후한 플래쉬 가스와 H2S 가 농후한 흡착액이 얻어진다. CO2 가 농후한 플래쉬 가스는 용기 (10) 로부터 라인 (11) 을 통해 사용될 다른 장소로 안내된다. H2S 가 농후한 흡착액은 라인 (12) 을 통해 재생기 (13) 로 유도되어, 상승된 온도에서 스트리핑 가스와 접촉하고, 이에 의해 H2S 를 스트리핑 가스에 전달하여 재생된 흡착액과 H2S 가 농후한 스트리핑 가스를 얻는다. H2S 가 농후한 스트리핑 가스는 재생기 (13) 로부터 라인 (14) 을 통해 클라우스 반응기 (15) 에 안내된다. 재생된 흡착액은 라인 (16) 을 통해 다시 흡착기 (6) 로 안내된다. SO2 는 라인 (17) 을 통해 클라우스 반응기에 공급된다. 클라우스 반응기에서, H2S 와 CO2 의 황원소로의 접촉 변환이 발생한다. 황원소는 라인 (18) 을 통해 클라우스 반응기로부터 안내된다. 반 정제된 합성 가스는 흡착기 (6) 로부터 라인 (7) 을 통해 폴리싱 유닛 (19) 으로 유도되며, 이 유닛에서 잔류 H2S 가 황원소로 변환된다.

Claims (16)

  1. 주성분인 일산화탄소 및 수소 이외에, 황화 수소, 황화 카르보닐 및/또는 시안화 수소와 선택적으로, 암모니아를 포함하는 공급물 합성 가스 스트림으로부터, 정제된 합성 가스 스트림을 제조하는 공정에 있어서, 상기 공정은,
    a) 물 및/또는 증기의 존재 하에 시프트 (shift) 반응기에서 상기 공급물 합성 가스 스트림을 수성 가스 시프트 촉매에 접촉시켜, 일산화탄소의 적어도 일부를 이산화탄소와 수소에 반응시키고, 시안화 수소의 적어도 일부를 암모니아에 반응시키고, 그리고/또는 황화 카르보닐의 적어도 일부를 황화 수소에 반응시켜, H2S 및 CO2 가 농후하며 선택적으로 암모니아를 포함하는 전환된 합성 가스 스트림을 얻는 단계;
    b) 전환된 합성 가스 스트림을 흡착액에 접촉시켜 전환된 합성 가스 스트림으로부터 H2S 및 CO2 를 제거하여, 반 정제된 합성 가스와 H2S 및 CO2 가 농후한 흡착액을 얻는 단계;
    c) H2S 및 CO2 가 농후한 흡착액의 적어도 일부를 히터에서 가열하여, H2S 및 CO2 가 농후한 가열된 흡착액을 얻는 단계;
    d) H2S 및 CO2 가 농후한 가열된 흡착액을 플래쉬 (flash) 용기에서 감압시킴으로써, CO2 가 농후한 플래쉬 가스와 H2S 가 농후한 흡착액을 얻는 단계;
    e) H2S 가 농후한 흡착액을 상승된 온도에서 스트리핑 가스에 접촉시킴으로써, H2S 를 스트리핑 가스에 전달하여 H2S 가 농후한 스트리핑 가스와 재생된 흡착액을 얻는 단계;
    f) H2S 가 농후한 스트리핑 가스에서의 H2S 를 황원소로 변환 (converting) 하는 단계; 및
    g) 반 정제된 합성 가스에서의 H2S 를 황원소로 변환함으로써 반 정제된 합성 가스로부터 H2S 를 제거하여, 정제된 합성 가스를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 a) 에서 얻어진 H2S 및 CO2 가 농후하며 선택적으로 암모니아를 포함하는 전환된 합성 가스 스트림이 냉각되어 물과 선택적으로 암모니아가 제거되는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    시프트 반응기에 진입할 때 공급물 합성 가스 스트림에서의 물/증기 대 일산화탄소 몰비는 바람직하게는 0.2 : 1 내지 0.9 : 1 이며, 시프트 반응기에 진입할 때 공급물 합성 가스 스트림의 온도는 190 ℃ ~ 230 ℃ 이며, 공급물 합성 가스 스트림은 건량 기준 (dry basis) 으로 적어도 50 체적 % 의 일산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 f) 에서, H2S 는 촉매, 바람직하게는 비촉진식 구형의 활성화 알루미나 또는 티타니아의 존재하에 이산화황과 반응하여 황원소를 형성하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 H2S 가 농후한 스트리핑 가스는 30 ~ 90 체적 %, 바람직하게는 40 ~ 90 체적 %, 더 바람직하게는 60 ~ 90 체적 % 의 H2S 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 c) 는 90 ℃ ~ 120 ℃ 의 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 d) 는 2 ~ 10 bara, 바람직하게는 5 ~ 10 bara 의 압력으로 실행되는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 d) 에서 얻어진 플래쉬 가스는 10 ~ 100 체적 %, 바람직하게는 50 ~ 100 체적 % 의 CO2 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 g) 는 반 정제된 합성 가스 스트림을, 황의 용융점 미만의 온도에서, 그리고 충분한 용액 대 가스 비에서, 그리고 H2S 를 황으로 변환시켜 황 퇴적을 방지하는데 효과적인 조건에서, 유기산의 가용성 Fe(III) 킬레이트를 함유하는 반응물 수용액과 접촉시킴으로써, 사워 가스 (sour gas) 와 반응물 수용액을 갖는 가스 용액 혼합물을 제조하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 g) 는 촉매의 존재 하에 H2S 를 이산화황과 반응시켜 황원소를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 촉매는 비촉진식 구형의 활성화 알루미나 또는 티타니아인 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 b) 는 10 ℃ ~ 80 ℃, 바람직하게는 20 ℃ ~ 80 ℃ 의 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 e) 는 상승된 압력, 바람직하게는 1.5 ~ 50 bara, 더 바람직하게는 3 ~ 40 bara, 더욱 더 바람직하게는 5 ~ 30 bara 에서 실행되는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CO2 가스 스트림이 농후한 플래쉬 가스는, 바람직하게는 향상된 오일 회수시의 용도, 대수층 저장소로의 저장 또는 빈 오일 저장소로의 저장을 위해서 60 ~ 300 bara, 바람직하게는 80 ~ 300 bara 의 압력으로 압축되어 지하 구조물로 주입되는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정제된 합성 가스는 발전을 위해 연소 터빈에 사용되는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
  16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정제된 합성 가스는 바람직하게는 피셔 트롭쉬 합성, 메탄올 합성, 디-메틸 에테르 합성, 아세트산 합성, 암모니아 합성, 대체 천연 가스 (SNG) 제조를 위한 메탄화 (methanation), 및 카르보닐화 또는 하이드로포밀화 반응을 포함하는 공정의 군에서 선택되는 접촉 (catalytic) 공정에서 사용되는 것을 특징으로 하는 정제된 합성 가스 스트림 제조 공정.
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