KR20140005869A - 액체 및 기체 스트림 중에 함유된 오염물, 주로 황 화합물의 제거를 위해 고안된 흡수제 조성물, 고안된 흡수제 조성물을 수득하기 위한 방법, 액체 또는 기체 스트림 중에 함유된 불순물, 주로 황화수소를 포함하는 황 화합물을 제거하기 위한 방법, 및 흡수제 조성물의 용도 - Google Patents

액체 및 기체 스트림 중에 함유된 오염물, 주로 황 화합물의 제거를 위해 고안된 흡수제 조성물, 고안된 흡수제 조성물을 수득하기 위한 방법, 액체 또는 기체 스트림 중에 함유된 불순물, 주로 황화수소를 포함하는 황 화합물을 제거하기 위한 방법, 및 흡수제 조성물의 용도 Download PDF

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마르쿠 안토니우 로글리
발레리아 페르페이토 비센티니
마르셀루 브리투 데 아제베두 아마랄
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클라리언트 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 유체 스트림 중에 함유된 불순물, 주로 황 화합물을 제거하기 위하여 유체 스트림으로부터 불순물을 흡수할 수 있는, 압출된 정제 또는 과립 형태의, 철 산화물 및/또는 철 수산화물, 활성탄, 촉진제 및 결합제로 구성된 흡수제 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 흡수제를 수득하기 위한 방법, 및 액체 및 기체 스트림 중에 함유된 불순물을 제거하기 위한 이의 용도에 관한 것이다.

Description

액체 및 기체 스트림 중에 함유된 오염물, 주로 황 화합물의 제거를 위해 고안된 흡수제 조성물, 고안된 흡수제 조성물을 수득하기 위한 방법, 액체 또는 기체 스트림 중에 함유된 불순물, 주로 황화수소를 포함하는 황 화합물을 제거하기 위한 방법, 및 흡수제 조성물의 용도 {ABSORBENT COMPOSITION DESIGNED FOR REMOVING CONTAMINANTS, MAINLY SULPHUR COMPOUNDS, CONTAINED IN LIQUID AND GASEOUS STREAMS, METHOD FOR OBTAINING A DESIGNED ABSORBENT COMPOSITION, METHOD FOR REMOVING IMPURITIES, MAINLY SULPHUR COMPOUNDS, INCLUDING HYDROGEN SULPHIDE, CONTAINED IN LIQUID OR GASEOUS STREAMS, AND USE OF AN ABSORBENT COMPOSITION}
본 발명은, 금속 산화물 및 수산화물 및 특정 첨가제로 구성된 정제 형태 또는 압출물 형태의 덩어리 형태의(massive) 고체 흡수제 뿐만 아니라, 이의 제조 방법, 및 유체 스트림 중에 함유된 불순물을 제거하기 위한 유체 스트림 처리에 있어서의 이의 용도에 관한 것이다. 더욱 정확하게는, 본 발명은 첨가제(촉진제 및 결합제), 특히 활성탄을 함유하는, 철 산화물 및 철 수산화물로 구성된 흡수제에 관한 것으로, 당해 흡수제는, 흡수제를 사용하여 처리되는 스트림 중에 함유된 불순물을 흡수할 수 있는 흡수제의 능력을 향상시키는 특성을 가지며, 이의 제조 및 이의 사용 동안 이의 물리적 강도를 추가로 개선시킨다.
본 발명의 목적을 구성하는 흡수제가 사용되는 스트림은 통상적으로, 황 화합물, 통상적으로 황화수소(H2S) 및 다른 화합물들(예: 카보닐 설파이드, 유기 설파이드 및 디설파이드, 티오알코올, 사이클릭 황 화합물 등)로 구성된 불순물을 함유하는 탄화수소로 주로 구성된 액체 또는 기체 혼합물이다. 기체 스트림의 예는 천연 가스, 석유 생산과 관련된 탄화수소 가스, 정유 가스 및 도시 및 농업 폐기물의 분해로부터 생성되는 바이오가스이다. 언급될 수 있는 액체 스트림의 일부 예는 석유 나프타 및 액화 석유 가스(LPG)이다.
탄화수소 스트림 중의 황 화합물의 존재는 바람직하지 않은데, 이것은 이러한 화합물들이 이의 수송, 저장 또는 실제적 사용과 관련된 다양한 문제들을 일으킬 수 있기 때문이다. 황 화합물은, 이러한 유체를 운반하는 데 사용되는 파이프 뿐만 아니라 이들이 저장되는 탱크 및 용기에 대해서도 부식성이다. 탄화수소 스트림이 화학 공정에서 중간체로서 사용될 때, 이들은 이러한 공정에 사용되는 촉매의 불활성화(deactivation)를 유발할 수 있다. 탄화수소 스트림이 연료로서 사용될 때, 황 화합물은 반응하여 황 산화물을 생성하고 결국 다른 황 화합물을 생성하게 되며, 이들은 대기 중으로 방출되는 연소 가스 중에 잔존하게 된다. 이러한 화합물은 환경 중으로의 이들의 방출에 관하여 엄격한 규제를 받는다. 이러한 동기는 함유된 황 화합물을 허용가능한 것으로 여겨질 수 있을 정도의 농도 수준까지 제거하기 위한 액체 및 기체 탄화수소 스트림의 처리가 타당함을 보여준다.
금속 산화물 및 수산화물로 제형화된 특정 생성물이 액체 또는 기체 스트림으로부터 황 화합물을 제거하는 데 사용될 수 있음은 익히 공지되어 있다. 언급된 금속 산화물은 화학식 MxOy를 가지며, 금속 수산화물은 화학식 MxOy(OH)z를 가지며, 여기서, M은 금속을 나타낸다. 이러한 산화물의 주 성분 금속은 아연 및 철 또는 이들의 혼합물이다. 구리, 니켈, 코발트, 몰리브덴 및 망간과 같은 다른 금속이 또한 존재할 수 있지만, 이들의 주 기능은 주 금속에 의한 불순물의 흡수 속도를 증가시키는 것이다. 이러한 산화물 및 수산화물을 기재로 한 최종 생성물은 분말로서 제공될 수 있는데, 이러한 분말은 처리될 스트림과의 혼합물로의 슬러리 형태로 사용되거나, 처리될 유체의 스트림이 통과되는 고정 베드(fixed bed) 상에 수용되는 과립 형태로 사용된다. 과립은 금속 산화물 및/또는 수산화물이 불활성 고체 상에 침착될 때 지지될 수 있거나, 과립은 금속 산화물 및/또는 수산화물 및 이들의 첨가제로만 구성될 때 덩어리 형태일 수 있다.
유효 용량(useful capacity)을 소진했을 때, 과립 형태로 사용되는 흡수제를 이들이 사용되었던 장비 유닛으로부터 제거하고, 새로운 충전물로 치환되어 당해 공정을 계속한다. 이러한 이유로, 병렬로 배열된 다중 흡수 장비 유닛이 사용되는데, 이들은 유체 처리 작동 전체를 중단하지 않고서 흡수제를 대체하기 위하여 이들 중 하나의 작동을 중단시키는 것이 항상 가능하도록 되어 있다.
소진된 흡수제는 환경 중으로의 처분에 대한 엄격한 규제에 직면할 수도 있는 고체 잔사의 발생을 피하기 위하여 회수되고 재가공될 수 있을 것이 항상 요망될 것이다. 이러한 흡수제는 작동 간격의 측면에서 및 제거되는 불순물의 단위 중량당 사용되는 흡수제의 중량과 관련하여 이의 실제적 이용을 확대하기 위하여 높은 불순물 흡수 용량을 가질 것이 추가로 요망된다. 더 높은 흡수 용량은 더 긴 작동 시간 및 더 적은 횟수의 대체 작동과 함께 동일한 양의 불순물을 제거하는 비용의 더 적은 발생을 제공한다.
비교적 고온(100℃ 초과)의 기체 스트림의 처리의 경우, 가장 많이 사용되는 생성물 중 하나는 산화아연(ZnO)으로 주로 제형화된다. H2S의 제거는 하기 화학 반응을 수반한다:
ZnO + H2S ↔ ZnS + H2O
작동 조건에서, 생성되는 물은 기화되고, 그 자체를 기체로 변환시키고, 이는 처리되는 기체 스트림 중으로 혼입된다.
산화아연계 흡수제는 거의 항상 덩어리 형태이며, 여기서, 산화아연은 최종 생성물의 물리적 완전성(integrity)을 유지하기 위하여 결합제와 함께 사용된다.
비교적 저온에서, 물-포화된 가스 스트림에 대해 작동하는, 산화아연을 기재로 하여 제형화된 생성물은 이들의 낮은 흡수 속도 및 생성물 과립의 물리적 붕해(disintegration)의 가능성[이는 흡수제 베드(absorbent bed)의 화학적 포화(chemical saturation)가 일어나기도 전에 이를 가로질러 압력 강하를 과도하게 일으킬 수 있다]으로 인해 일반적으로 바람직하지 않다.
활성탄은 이의 큰 비표면적(specific area)으로 인해 천연 가스 및 다른 가스의 스트림으로부터 H2S를 흡수하는 데 사용되어 왔다. 그러나, 이는 낮은 H2S 보유 용량을 가지며, 저온에서 작동한다. 이러한 이유로 인해, 이러한 성질의 응용에서의 활성탄의 사용은 매우 제한되어 왔다. 활성탄의 사용은 대기 중으로 직접 방출되는 기체 중의 바람직하지 않은 냄새(H2S의 냄새 포함)를 제거하는데 더 일반적이다.
비교적 저온에서 그리고 수증기/스팀으로 포화된 스트림을 사용하여 작동하는 경우, 일반적으로 바람직한 흡수제는, 철 수산화물(FeO(OH))을 포함할 수도 있는 결정질 자철석(Fe3O4) 형태의 철 산화물을 기재로 한 것들이다. 따라서, 산화아연을 기재로 한 흡수제의 경우에서와 같이, H2S의 제거는 또한 3가 철의 2가 철로의 환원을 수반하는 화학 반응에 의해 발생한다:
Figure pct00001
하기 식에 나타낸 것과 같은 환원 용해(reducing dissolution)가 발생하는 것이 또한 가능할 뿐만 아니라 바람직하다:
Figure pct00002
FeS의 형성과 함께 H2S의 흡수 반응에 수소가 참여할 수 있다:
Figure pct00003
일부 첨가제는 철 산화물 및 철 수산화물을 기재로 한 흡수제로 처리되는 스트림 중에 함유된 불순물의 흡수 속도를 가속시킬 수 있다. 이러한 첨가제의 예는 1998년 2월 26일자로 공개된 특허 출원 제WO　98/07501호에서 Dalbert Scranton에 의해 제안된 바와 같이, 산화구리(제2 구리(cupric copper) 또는 제1 구리(cuprous copper))를 포함한다.
철 산화물을 기재로 한 제1 흡수제는 철 산화물이 위에 침착된 불활성 고체 지지체를 사용하여 제조하였다. 불활성 고체 지지체 중 하나는 철 산화물로 함침된 목재 조각으로 제조하였다. 이러한 유형의 흡수제는 오랜 동안 상업적으로 이용되었지만, 이들은 심각한 단점들을 수반한다. 단점들 중 일부는 흡수제의 단위 부피당 낮은 불순물 흡수 용량, 및 베드의 과도한 충전(packing)/고결화(caking)에 대한 경향에 있는데, 이는 물의 체류에 의해 야기될 수 있으며, 흡수제의 치환을 필요로 하는 매우 높은 수준까지 헤드 손실을 증가시키게 된다. 한 가지 다른 문제는 소진된 생성물을 실제적이고 비용-효과적인 방법으로 회수하고 리사이클링 하는데 어려움이 있다는 점이다.
금속 산화물 및 수산화물을 위한 지지체로서 목재용 대체물로서 다양한 재료가 제안되었다. 이들 중 하나가, 예를 들면, 특허 제US 4,366,131호에서 Irwin Fox 등의 의해 제안된 바와 같이 비정질 철 산화물(III) (Fe2O3)이다. 결국, Jerome Gross는 특허 출원 제WO 91/03422호의 4페이지에 산화철계 흡수제를 위한 하소된 몬모릴로나이트 지지체의 사용을 제안한다. Jerome Gross에 의한 바람직한 제형은 59% 몬모릴로나이트, 22% 산화철, 18% 물 및 1% 아황산나트륨의 비율을 나타낸다. 수행된 시험들 중 하나에서, 당해 생성물은 베드 1m3당 288kg/m3의 산화철(베드 ft3당 18lb의 산화철)의 함량을 입증하였다.
지지된 흡수제는 단위 부피당 반응성 철 산화물 및 철 수산화물의 양을 최대화할 것이 요구될 때, 불활성 재료(지지체)의 존재에 있는 고유의 결함을 나타낸다. 이러한 불활성 재료는 처리된 스트림으로부터의 불순물을 보유하는 데 기여하지 않고서 공간을 차지한다. 한편, 덩어리 형태의 흡수제는 단위 부피당 훨씬 더 높은 양의 반응성 철 산화물 및/또는 철 수산화물의 수용을 가능하게 할 수 있다. 공정 스트림으로부터 황 화합물을 제거하기에 유용한 철 산화물을 기재로 한 압출된 덩어리 형태의 흡수제는 책[참조: "Catalyst Handbook", edited by WolfeScientific Books, London, 1970]에서 상업적 이용에 대해 이미 명시되었다.
철 산화물, 특히 자철석의 덩어리 형태의 흡수제의 사용에 의해 수반되는 주요 어려움 중 하나는, 자철석이 황화철로 변환될 경우, 이의 제조 동안 그리고 이의 사용 전 취급 동안, 그리고 특히 흡수제가 소진될 때, 최종 생성물 형상의 완전성을 유지하는 데 어려움이 있다. 몇몇 인자들이 사용 및 언로딩(unloading) 동안 입자의 완전성의 유지와 관련된다. 고안된 재료는 물의 존재하에 응집된 채로 유지될 수 없는데, 이때 물은 일부 기체 스트림 중에 통상적으로 비말동반되며, 베드의 압축을 유발할 수 있다. 더욱이, 당해 산화물의 황화물로의 전환율이 높을수록, 과립의 붕해 가능성은 더 높아질 것이다. 생성물의 사용 동안 과립의 붕해는 흡수제 베드 내의 빈 공간 내에 박힘으로써 유체의 통과에 대한 저항(증가된 헤드 손실)을 증가시키는 미립자의 형성으로 이어질 수 있는데, 이러한 경우에는 흡수제가 화학 포화에 도달하기 전이더라도 중단하고 흡수제를 치환하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 금속 산화물의 함량이 높더라도, 황 화합물의 더 높은 제거 용량이 달성될 수 없을 것이다. 이 재료의 붕해는 또한 소진된 충전물의 취급 및 언로딩 동안 분말의 방출을 수반할 수 있는데, 이는 산업 위생의 관점에서 보면 심각한 단점이 된다. 또한, 분말의 형성은 환경으로의 생성물의 손실을 나타내는데, 이는 심각한 오염 문제를 나타낼 수 있을 것이다.
압축 또는 압출에 의한 과립형 재료의 제조는 금속 산화물 및 수산화물의 입자를 함께 유지시킬 수 있는 적어도 하나의 결합제의 사용을 거의 항상 필요로 한다. 결합제는 무기 화합물 또는 유기 화합물일 수 있다. 무기 결합제의 예는 벤토나이트, 카올린, 시멘트 및 알루미나를 포함한다. 이러한 유형의 재료는, 예를 들면, Gyanesh P. Khare에 의한 특허 제US　5,306,685호에 기재되어 있다. Mr. Khare는 이러한 재료들을 사용하여 산화아연과 산화철(Fe2O3)과의 혼합물에 의해 구성된 압출된 흡수제를 제조하였다. 유기 결합제의 예는 문헌[참조: PERRY's Chem. Eng. Handbook, 6th Edition (1984)]에 총칭적으로 언급된 전분 페이스트, 당(수크로스), 글루코스, 젤라틴 및 기타 물질을 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 및 폴리 (비닐 알코올)이 Koichi Kitahara 등에 의해 특허 제US　5,670,445호에 언급되어 있다. 이 저자들 외에도, 특허 제US　4,732,888호에서 Mahesh C. Jha 등은 산화철 및 산화아연을 함유하는 흡수제 정제를 제조하기 위해, 메틸셀룰로스 및 옥수수 시럽 이외에 전분의 사용을 명시한다.
압출된 흡수제의 경우, 페이스트가 압출기를 통해 유동될 수 있게 하기에 충분한 가소성을 갖는 페이스트를 제조하는 것이 필요하다. 물을 적절한 비율로 첨가하면 원하는 압출 특성을 갖는 페이스트를 제조할 수 있다. 과량의 물은 후속 작업(절단, 수송 및 건조) 동안 취급하기에 너무 낮은 기계적 강도를 갖는 압출물을 제조할 수 있다. 소량의 물은 페이스트가 유동성이 없고 압출 작업을 실행할 수 없게 할 정도로 매우 거칠어지게 할 수 있다. 압출하기에 적절한 특성을 갖는 산화철 덩어리를 수득하기 위한 물의 첨가는 Paul R. Pine 등에 의해 특허 제US 2,457,719호 및 특허 제US 2,461,147호에 기재되어 있다. E. P. Daves 등은 또한 압출하기에 충분한 가소성을 갖는 페이스트를 수득하기 위하여 산화철에 물을 첨가하는 것을 기재한다. 이 저자들은 또한 스테아르산, 수소화 식물성 오일 및 탄닌산과 같은 다른 압출 보조제의 사용을 명시한다.
본 발명은 흡수제라고도 불리는 흡수제 조성물의 제조, 및 액체 및 기체 스트림으로부터 불순물, 특히 황 화합물을 제거하는 방법에 있어서의 이의 용도를 기재한다. 탄소의 첨가가 놀랍게도 철 산화물 및/또는 철 수산화물을 기재로 한 덩어리 형태의 흡수제의 불순물 흡수 용량 및 내붕해성에 대해 많은 개선을 가져오는 것으로 관찰되어 왔다. 이러한 효과는 탄소, 특히 활성탄이, 최종 생성물 중의 탄소 함량이 0.5 내지 50중량%, 바람직하게는 3 내지 20중량%가 되도록 첨가될 때 관찰된다.
흡수 동안 탄소 작용의 정확한 메커니즘이 완전히 밝혀진 것은 아니다. 그러나, 본 발명에 기재된 예기치 않은 개선된 결과는 탄소가 최종 생성물의 표면적 증가를 야기함으로써, 아마도 더 많은 양의 활성 금속이 노출되게 하고, 처리된 스트림 중에서 발견되는 불순물과의 반응에 더 용이하게 이용가능하게 할 수 있을 것이라는 사실에 기인할 수 있다. 또한, 탄소 자체가, 활성 금속과 통상적으로 반응하지 않는 일부 바람직하지 않은 화합물의 흡수시 협력하는 것이 가능하다.
탄소의 존재는 또한, 최근에 제조된 과립 및 흡수된 불순물로 포화시의 소진된 과립 둘 다의 물리적 특성을 개선시킨다. 이러한 개선은 언로딩 동안 재료 손실을 감소시키고, 분진의 형성을 감소시키며, 결과적으로 작업 조건을 개선할 뿐만 아니라 황을 함유하는 생성물(소진된 흡수제)의 환경으로의 손실을 완화시키기 때문에 매우 중요하다. 따라서, 소진된 과립은 이들이 사용된 용기로부터 제거될 수 있고, 적절한 패키지로 포장될 수 있고, 재가공 또는 동시-가공(co-processing)으로 보내질 수 있다. 동시-가공의 형태들 중 하나는 선철(pig iron) 및 이산화황의 제조시에 사용되는 철 산화물을 제조하기 위한 가열건조(ustulation) 공정(고온에서 공기와 반응)에 사용되는 천연 황철석 중에 소진된 과립을 혼합하는 것으로 이루어진다. 이산화황은 황산의 제조에 사용된다.
탄소를 첨가하는 바람직한 형태 중 하나는 이를, 정제를 설계하는 데 사용되는 방법에 따라, 합성 철 산화물 및/또는 철 수산화물 덩어리, 결합제, 다른 임의의 유기 및 무기 첨가제 및 물과 혼합하는 것이다. 이 재료들의 혼합물은 통상적인 고체 믹서의 사용으로 제조될 수 있으며, 이후에 원하는 과립을 수득하기 위하여 최종 페이스트에 대해 확인 공정(conformation process)을 수행한다. 당해 혼합물에 대해 정제화 공정을 수행할 경우, 물의 첨가가 필요하지 않을 수도 있다. 기계적 압축 공정에 의해 정제를 수득하기 위해서는, 최종 흡수제를 수득하기 위해 동일하게 압축되는 금형으로부터의 정제의 방출을 용이하게 하기 위하여 윤활제, 통상적으로 흑연 또는 조성물의 바로 그 탄소 성분을 첨가하는 것이 필요할 수 있다. 정제의 바람직한 크기는 직경이 2 내지 10mm이고, 바람직하게는 높이가 3 내지 10mm이다. 압출된 과립을 수득하기 위해서는, 압출기 기계에 공급하기에 충분한 가소성을 수득하기 위하여 페이스트에 5 내지 30중량%, 바람직하게는 15 내지 255중량%의 비율로 물을 첨가하는 것이 필요하다. 압출물을 직경이 1 내지 9mm이고, 길이가 3 내지 25mm, 바람직하게는 길이가 5 내지 15mm인 과립으로 절단한다. 이어서, 이렇게 수득된 재료를, 최대 기계적 강도를 달성하기 위하여 0.5 내지 8중량%의 물을 갖는 생성물이 수득될 때까지 130℃ 미만의 온도에서 건조시킨다.
탄소의 첨가는 정제화에 의한 또는 압출에 의한 흡수제 조성물의 과립의 제조 형태에 관계없이 동일하게 효율적이다.
액체 및 기체 스트림 중에 함유된 오염물, 특히 황 화합물의 제거를 위해 의도된 본 발명에 따른 확인된(conformed) 흡수제 조성물, 또는 흡수제는 하기 성분들:
(i) 철 산화물 및/또는 철 수산화물,
(ii) 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0 내지 15중량%, 바람직하게는 0.5 내지 15중량%의 결합제,
(iii) 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0 내지 5중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5중량%의 윤활제,
(iv) 물, 및
(v) 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0 내지 5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5중량%의 촉진제 첨가제
를 포함하며,
최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.5 내지 50중량의 탄소(vi)를 추가로 포함하며, 상기 조성물은 상기 탄소와 상기 철 산화물 및/또는 철 수산화물 사이의 비표면적 관계가 2.5 내지 600으로 다양함을 입증하고, 기계적 강도가 9.81N(1kgf)을 초과이고, 불순물로 포화되기 전과 후에 이의 물리적 완전성을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조성물은 바람직하게는 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 3 내지 20중량%의 탄소를 포함한다.
상기 탄소는 차콜 또는 광물성 석탄일 수 있거나, 이들의 혼합물로 존재할 수 있으며, 차콜이 더 바람직하다. 본 발명을 실현화하기에 가장 바람직한 탄소는 활성탄이다.
본 발명에 따른 흡수제 조성물의 제조를 위하여, 탄소는 Tyler System에 따른 스크린 메쉬 크기 60 내지 325의 결정립 크기(grain size)를 가질 수 있으며, 비표면적이 100 내지 1200m2/g일 수 있다.
본 발명의 목적을 구성하는 흡수제 조성물을 제조하기에 바람직한 철 산화물은 합성 자철석이다. 이러한 합성 자철석 제조에는 방법이 몇 가지 있다. 이들 중 한 가지는 황산제1철 용액으로부터 Fe(OH)2를 침전시키는 것이다. 이어서, 결정질 자철석을 수득하기 위하여, 당해 철 수산화물(II)을 공기의 존재하에 제어된 조건 하에서 가열한다. 이는 페인트의 제조에서 흑색 안료로서 사용되는 자철석의 상업적 제조에 사용되는 바람직한 경로이다. 결정질 자철석을 수득하는 한 가지 다른 형태는, 예를 들면, 불활성 가스 분위기에서 철(III) 카복실산 염기성 염, 철(III) 하이드록시아세테이트의 열분해에 의한 것이다. 임의의 경우에, 본 발명의 목적을 구성하는 흡수제를 제조하는 데 사용되는 합성 자철석는 항상 등가의 결과물을 생성해낸다.
본 발명의 목적을 구성하는 흡수제를 제조하기에 바람직한 철 수산화물은 공기의 존재하에 철(II) 염을 침전시킴으로써 수득될 수 있다. 본 발명과 관련하여 사용하기에 적절한 것으로 여겨지는 철 수산화물은 FeO(OH) 또는 유사 물질이다.
본 발명에 따른 조성물에서, 철 산화물 및/또는 철 수산화물은 비표면적이 2 내지 40m2/g로 다양하다.
결합제는 시멘트, 알루미나, 실리카, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 식물성 오일, 스테아레이트, 폴리글리콜, 수크로스, 전분, 셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스, 카복시에틸 셀룰로스 또는 이 물질들의 혼합물로부터 선택된다.
윤활제는 흑연 및 스테아레이트 또는 이 물질들의 혼합물로부터 선택된다.
본 발명의 조성물 중에 첨가된 물은 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 30중량%의 다양한 비율로 존재한다.
촉진제 첨가제는 전이 금속 산화물이며, 이는 바람직하게는 산화구리(I), 산화구리(II), 산화니켈, 산화코발트 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
바람직하게는, 흡수제 조성물은 직경이 1.0mm 초과인 과립형 고체의 형태이다.
본 발명의 하나의 다른 목적은 상기 정의된 고안된 흡수제 조성물을 수득하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 이러한 방법은
a) 철 산화물 및/또는 철 수산화물과 적어도 하나의 결합제 및 탄소, 및 임의의 촉진제 첨가제와의 혼합물을 제조하는 단계,
b) 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 30중량% 이하의 추가의 물로 수분을 제어하면서 고체 믹서 내에서 단계 a)에서 형성된 혼합물을 균질화하는 단계,
c) 직경이 1.0 내지 9.0mm이고 길이가 3 내지 25mm인 과립을 수득하기 위해 압출하는 단계,
d) 압출된 재료를 130℃ 미만의 온도에서 건조시키는 단계, 및
e) 체질(sieving)하여, 상기 최종적으로 형성된 미립자들을 분리하는 단계
를 포함한다.
본 발명을 실현하는 대안적인 형태로, 상기 정의된 고안된 흡수제 조성물을 수득하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은
a) 철 산화물 및/또는 철 수산화물과 적어도 하나의 결합제 및/또는 윤활제, 탄소, 및 임의의 촉진제 첨가제 및 물과의 혼합물을 제조하는 단계,
b) 고체 믹서 내에서 단계 a)에서 형성된 상기 혼합물을 건식 균질화하는 단계,
c) 직경이 2 내지 10mm이고 길이가 3 내지 10mm인 원통형 과립들을 수득하기 위해 펠릿화하는 단계, 및
d) 체질하여, 상기 최종적으로 형성된 미립자들을 분리하는 단계
를 포함한다.
본 발명은 또한, 액체 및 기체 스트림 중에 함유된 불순물, 주로 황 화합물(황화수소 포함)을 제거하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은
a) 상기 정의된 흡수제 조성물을, 하나의 베드 상에, 또는 직렬로 또는 병렬로, 또는 직렬 배열과 병렬 배열의 조합으로 배열된 한 그룹의 베드들 상에 로딩하는 단계,
b) 상기 오염물을 함유하는 액체 또는 기체 스트림을 상기 베드가 상기 오염물로 포화되게 하기에 충분한 시간 동안(그러한 포화는 유출(outflowing) 스트림 중의 불순물의 규격(specification)에 의해 정의된다) 상기 베드를 가로질러 상향 또는 하향 유동으로 통과시킴으로써 상기 오염물을 흡수하는 단계, 및
c) 상기 포화된 흡수제 조성물을 제거하고, 이때 상기 포화된 흡수제 조성물은 초기 충전물과 등가물인 흡수제 조성물의 또 다른 충전물로 치환되며, 이러한 대체는 연속해서 반복되는 단계
를 포함한다.
본 발명에 따른 불순물의 제거 방법의 단계 b)에서, 당해 작업은 5℃ 초과 및 125℃ 미만의 흡수 온도 및 대기압 이상의 압력에서 수행된다.
처리될 기체 스트림은 천연 가스 또는 석유 생산과 관련된 가스로 존재할 수 있으며, 이 스트림은 이의 포화 농도까지 물을 추가로 함유할 수 있다.
처리될 액체 스트림은 우선적으로 액화 석유 가스(LPG)일 수 있다.
흡수제 조성물은 처리될 스트림으로부터의 불순물을 흡수제 조성물 1m3당 360kg 이상의 황과 등가인 양까지 보유하고, 유출 스트림 중의 불순물 함량을 규정 수준 미만으로 유지한다.
소진된 흡수제 조성물은, 이것이 분말 또는 매우 작은 입자 형태로 재료의 상당한 손실 없이, 사용된 베드로부터 제거될 수 있으며, 이렇게 함으로써 유용한 물질 형태로 철 및 황을 회수하기 위해 재가공 또는 동시-가공할 수 있다.
본 특허 출원은 또한 천연 가스, 정유 가스, 바이오가스, 및 황계 화합물에 의해 오염된 탄화수소를 함유하는 다른 액체 또는 기체 유체와 같은 유체 중에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 흡수제 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따라 고안된 흡수제 조성물 및 종래 기술에 따라 고안된 흡수제 조성물을 제조하고 비교하였으며, 이하, 이러한 조성물들은 흡수제로 표시될 것이다.
실시예 1
자철석의 제조:
25mol의 양의 Fe(NO3)3ㆍ9H2O를 증류수 중에 용해시키고, 이어서, 부피를 25ℓ로 완성시켰다. 이 용액에, 12.5ℓ의 25중량% 수산화암모늄 용액을 주위 온도에서 교반하에 첨가하였다. 수산화암모늄 용액의 첨가는 처음에는 서서히 수행하고(부피의 10%), 이후에, 더 빠르게 하였다. 갈색 젤라틴성 침전물을 수득하였다. 이어서, 물 10ℓ를 첨가하여 매질의 점도를 감소시켰다. 15분 동안 격렬하게 교반한 후, 현탁액을 5분 동안 2000rpm으로 원심분리하였다. 상청액을 폐기하였다. 겔을 2% 농도의 아세트산암모늄 용액으로 세척하고, 이어서, 다시 한번 5분 동안 2000rpm으로 원리분리하였다. 철(III) 하이드록시아세테이트 덩어리를 수득할 때까지 세척 및 원심분리 공정을 추가 6회 반복하였다. 이어서, 이 물질을 질소 분위기 중에서 3시간 동안 90℃ 내지 110℃의 온도에서 오븐 내에서 건조시켰으며, 그 결과 중간 생성물 2.7kg을 수득하였다. 이후에, 이 물질을 롤 밀(roll mill) 내에서 분쇄하고, 생성된 물질을 #200 메쉬 스크린(Tyler System에 따름)을 사용하여 체질하여 미립자들을 분리하였다. 선택된 생성물을 오븐 내에서 320℃에서 하소하였는데, 이때 주위 온도에 도달할 때까지, 최종 냉각 단계를 포함하는 전체 공정에 걸쳐 질소 분위기를 유지하였다. 표면적이 대략 30m2/g인 자철석을 대략 2.0kg 수득하였다.
흡수제 1의 제조:
상기 기재된 바와 같이 제조된 1.0kg의 양의 자철석을 100g의 분체형(pulverized) 활성탄, 40g의 전분 및 압출가능한 페이스트를 수득하는 데 필요한 물과 혼합하였다. 이어서, 이 페이스트를 직경이 3.2mm(1/8")인 홀들을 갖는 인발 수단을 구비한 압출기로 공급함으로써 압출물을 수득하였으며, 이 압출물을 즉시 절단하여 길이가 10 내지 15mm인 원통을 제공하였다. 이렇게 수득된 물질에 대해 10시간 동안 약 110℃의 온도에서 오븐 내에서 건조 공정을 수행하였다. 건조시킨 후, 이 물질을 체질하여 건조 공정 동안 형성된 미립자들을 분리하였다. 수득된 물질을 흡수제 1로 표시하였다.
비교 목적으로, 흡수제 1과 유사하지만 활성탄을 첨가하지 않은 흡수제를 제조하였다: 상기 기재된 바와 같이 제조된 1.0kg의 자철석을 100g의 전분 및 압출가능한 페이스트를 수득하는 데 필요한 물과 혼합하였다. 이 페이스트를 압출기에 공급함으로써 직경이 3.2mm(1/8")인 압출된 물질을 수득하였다. 이 압출물을 즉시 절단하여 길이가 10 내지 15mm인 원통 형태로 제공하였다. 이어서, 이 물질에 대해 10시간 동안 약 110℃의 온도에서 오븐 내에서 건조 공정을 수행하였다. 건조되었을 때, 이 물질을 체질하여 건조 공정 동안 형성된 미립자들을 분리하였다. 이렇게 수득된 물질을 흡수제 2로 표시하였다.
흡수제 1 및 흡수제 2는 표 1에 나타낸 특성을 나타내었다:
특성 흡수제 1 흡수제 2
철 산화물 (중량%) 90 98
벌크 밀도 (kg/m3) 900 1000
표면적 (m2/g) 120 30
다공도 (㎖/g) > 0.40 0.30
기계적 강도 (N)
(kgf)		 > 58.84
(> 6)		 > 58.84
(6)
성능 시험:
상기 기재된 흡수제 1 및 흡수제 2에 대해, 100㎖의 샘플을 수용한, 공칭 직경이 2.54cm(1")인 관형 반응기 내에서 성능 시험을 수행하였다. 이 반응기에, 수증기(스팀)로 포화되고 50vpm(volumes per million, 백만당 부피)의 H2S를 함유한 질소를 공급하였다. 온도를 5884kPa(60kgf/cm2)의 절대 압력 및 450h-1의 공간 속도에서 40℃로 유지하였다. 이 조건들을 일정 시간 동안 유지한 상태에서, 유출물은 H2S의 함량을 0.02vpm 미만으로 나타내었다. 흡수제의 용량을 평가하기 위하여, 공급물 중의 H2S 함량을 1.0용적%로 상승시키고, 공간 속도를 1000h-1로 증가시켰으며, 반응기 유출물 중의 H2S의 농도가 흡입시의 값의 대략 80%의 값을 나타낼 때까지 이 조건들을 유지하였다. 이 시점 후에, 공급물을 다시 한번 변경시키고, 50vpm의 H2S의 농도로 통과시켰으며, 공간 속도를 450h-1로 감소시켰다. 유출물 중의 H2S의 농도가 "파과점(break through)" 값으로 정의된 0.02vpm 초과의 값을 나타낼 때까지 이 조건들을 유지하였다.
흡수제 2의 시험은 "파과점" 값에 도달하기 전에, 베드 내의 충전물의 손실이 과도하게 높은 값을 나타내기 시작했을 때 중단해야만 했다.
결과의 평가:
베드의 단위 부피 기준으로 황의 흡수량을 결정함으로써 이들 흡수제의 평가를 수행하였다. 계산은 가스의 물질 균형(mass balance) (흡입 및 유출에 대한 크로마토그래피 분석) 및 사용된 샘플의 중량 변동에 의해 행하였다. 흡수제 1 및 흡수제 2의 황의 총 흡수량의 평균치는 각각 베드 1m3당 462kg 및 320kg의 황이었다. 흡수제 1에 대해 얻어진 값은 유사한 조건에서 사용된 흡수제에 대해 종래 기술 문헌에서 알려진 값보다 훨씬 더 월등하였다.
시험의 완료 후, 반응기를 개방하였다. 흡수제 1은 미사용 물질과 유사한 기계적 특성을 유지하였기 때문에 용이하게 언로딩할 수 있었다. 이의 기계적 강도를 결정하였으며, 88.26N(9kgf)의 값을 얻었다. 한편, 활성탄 없이 제조된 흡수제 2는 베드 상에 압축되었으며, 이를 제거하기 위하여 물 제트의 사용을 필요로 하였다. 따라서, 물 중에서 응집되지 않은 물질의 현탁액을 수득하였으며, 이는 표준 방법을 사용하여 이의 물리적 강도를 측정하는 것을 불가능하게 하였다.
소진된 흡수제 1은 대부분의 FeS2 및 대략 10% 탄소의 화학 조성을 나타내었다.
이 실시예는 활성탄의 혼입이 흡수제의 황 흡수 용량을 증가시킬 뿐만 아니라 이의 물리적 완전성을 유지할 수 있게 하여, 사용 후 물질의 언로딩을 용이하게 하고, 유용한 생성물을 수득하기 위한 이의 재가공을 실행가능하게 함을 입증한다.
실시예 2
흡수제의 제조:
압출기 내에 주입하여 직경이 3.2mm인 압출된 물질을 수득하기에 충분한 가소성을 갖는 페이스트를 수득할 때까지, 고체 믹서를 사용하여, 50kg의 양의 시판되는 합성 자철석(블랙 안료 II)를 12kg의 분체형 활성탄, 2kg의 전분 및 16kg의 물과 혼합하였다. 이 압출물을 즉시 절단하여 길이가 10 내지 15mm인 원통을 제공하였다. 상기 물질에 대해 10시간 동안 약 110℃의 온도에서 오븐 내에서 건조 공정을 수행하였다. 건조시킨 후, 이 물질을 체질하여 건조 공정 과정 동안 형성된 미립자들을 분리하였다. 선택된 물질을 분리하고 흡수제 3으로 표시하였다.
비교 목적으로, 흡수제 3과 유사하지만 활성탄을 첨가하지 않은 흡수제를 제조하였다: 압출기 내에 주입하여 직경이 3.2mm인 물질을 수득하기에 충분한 가소성을 갖는 페이스트를 수득할 때까지, 고체 믹서를 사용하여, 50kg의 시판되는 합성 자철석(흑색 안료 II)를 2kg의 전분 및 10kg의 물과 혼합하였다. 이 압출물을 길이가 10 내지 15mm인 원통 형태로 제공하도록 즉시 절단하였다. 이어서, 이 물질에 대해 10시간 동안 약 110℃의 온도에서 오븐 내에서 건조 공정을 수행하였다. 건조시킨 후, 이 물질을 체질하여 건조 공정 과정 동안 형성된 미립자들을 분리하였다. 선택된 물질을 분리하고 흡수제 4로 표시하였다. 흡수제 3 및 흡수제 4는 표 2에 나타낸 특성을 나타내었다.
특성 흡수제 3 흡수제 4
철 산화물 (중량%) 78 96
벌크 밀도 (kg/m3) 900 1300
표면적 (m2/g) 135 8
다공도 (㎖/g) 0.55 0.20
기계적 강도 (N)
(kgf)		 > 58.84
(> 6)		 > 58.84
(> 6)
성능 시험:
흡수제 3의 성능 시험에 대해 사용된 절차는 상기 실시예 1에 제공된 설명대로 흡수제 1 및 흡수제 2에 대해 사용된 절차와 동일하였다.
베드의 단위 부피 기준으로 황의 흡수량을 결정함으로써 이들 흡수제의 평가를 수행하였다. 계산은 가스의 물질 균형(흡입 및 유출에 대한 크로마토그래피 분석) 및 사용된 샘플의 중량 변동에 의해 행하였다. 총 흡수량의 평균치는 흡수제 3의 경우에는 베드 1m3당 460kg의 황이었으며, 흡수제 4의 경우에는 베드 1m3당 350kg의 황이었다.
흡수제 4의 시험은 "파과점" 값에 도달하기 전에, 베드 내의 충전물의 손실이 과도하게 높은 값을 나타내기 시작했을 때 중단해야만 했다.
흡수제 3이 이의 용량을 소진했을 때, 반응기를 개방하고, 흡수제 3을 용이하게 언로딩할 수 있었는데, 이는 흡수제 3이 미사용 물질과 유사한 기계적 특성을 유지하였기 때문이다. 이의 기계적 강도를 결정하였으며, 88.26N(9kgf)의 값을 얻었다. 한편, 활성탄 없이 제조된 흡수제 4는 베드 상에 압축되었으며, 이를 제거하기 위하여 물 제트의 사용을 필요로 하였다. 따라서, 물 중에서 응집되지 않은 물질의 현탁액을 수득하였으며, 이는 표준 방법을 사용하여 이의 물리적 강도를 측정하는 것을 불가능하게 하였다.
실시예 3
흡수제의 제조:
압출기 내에 주입하여 직경이 3.2mm인 압출된 물질을 수득하기에 충분한 가소성을 갖는 페이스트를 수득할 때까지, 고체 믹서를 사용하여, 25kg의 양의 시판되는 합성 자철석(블랙 안료 II) 및 25kg의 철 수산화물(황색 안료 42)을 5kg의 분체형 활성탄, 2kg의 하이드록시에틸 셀룰로스(HEC) 및 16kg의 물과 혼합하였다. 이 압출물을 즉시 절단하여 길이가 10 내지 15mm인 원통을 제공하였다. 이 물질에 대해 10시간 동안 약 110℃의 온도에서 오븐 내에서 건조 공정을 수행하였다. 건조시킨 후, 이 물질을 체질하여 건조 공정 과정 동안 형성된 미립자들을 분리하였다. 상기 물질을 흡수제 5로 표시하였다.
압출기 내에 주입하여 직경이 3.2mm인 압출된 물질을 수득하기에 충분한 가소성을 갖는 페이스트를 수득할 때까지, 고체 믹서를 사용하여, 25kg의 양의 시판되는 합성 자철석(블랙 안료 II) 및 25kg의 철 수산화물(황색 안료 42)을 5kg의 분체형 활성탄, 0.25kg의 산화구리(II), 2kg의 하이드록시에틸 셀룰로스(HEC) 및 16kg의 물과 혼합하였다. 이 압출물을 길이가 10 내지 15mm인 원통 형태로 제공하도록 즉시 절단하였다. 이 물질에 대해 10시간 동안 약 110℃의 온도에서 오븐 내에서 건조 공정을 수행하였다. 건조시킨 후, 이 물질을 체질하여 건조 공정 과정 동안 형성된 미립자들을 분리하였다. 상기 물질을 흡수제 6으로 표시하였다.
수득된 물질들은 표 4에 나타낸 특성을 나타내었다.
특성 흡수제 5 흡수제 6
철 산화물 (중량%) 89 89
벌크 밀도 (kg/m3) 960 960
표면적 (m2/g) 95 94
다공도 (㎖/g) 0.30 0.30
기계적 강도 (N)
(kgf)		 > 78.45
(> 8)		 > 78.45
(> 8)
결과의 평가
베드의 단위 부피 기준으로 황의 흡수량을 결정함으로써 이들 흡수제의 평가를 수행하였다. 계산은 가스의 물질 균형(흡입 및 유출에 대한 크로마토그래피 분석) 및 사용된 샘플의 중량 변동에 의해 행하였다. 결과는 흡수제 5 및 흡수제 6에 대해 각각 베드 1m3당 452kg 및 460kg의 황이었다. 이들 값은 유사한 조건에서 사용된 흡수제에 대해 종래 기술 문헌에서 보여지는 값보다 훨씬 더 월등하였다.
반응기로부터 언로딩된 소진된 물질을 이의 기계적 강도에 대해 평가하였다. 이들 흡수제를 정확히 로딩된 그대로 언로딩하였으며, 언로딩 후의 이들의 기계적 강도 값은 88,26N(9kgf) 초과였다.
물로 포화된 40% 이산화탄소 및 60% 질소(건조 기준)로 구성된 가스를 사용하여 흡수제 5에 대해 또 다른 시험을 수행하였다. 작동 조건은 앞서의 실시예들에서 사용된 것과 동일하였다. 흡수제 5는 452kg　S/m3의 흡수값을 나타내었다.
실시예 4
실시예 2에 기재된 바와 같이 제조된 흡수제 3을 LPG 스트림의 처리에 사용하였다. 흡수제 3에 대해, 45㎖의 샘플을 넣은, 공칭 직경이 2.54cm(1")인 관형 반응기 내에서 성능 시험을 수행하였다. 이 반응기에, 1,56h- 1와 동일한 액체 공간 속도로 액체 LPG를 공급하였다. 온도를 32℃로 유지하였으며, 압력을 1275kPa(13kgf/cm2) 절대압력으로 유지하였다. 액화 석유 가스에 대한 규격 항목인 부식성을 결정하기 위해 표준 ASTM D 1838에서 제공된 방법에 따라 유출물을 분석하였으며, 당해 유출물은 규격에 따르는 것으로 확인되었다.

Claims (25)

  1. 액체 및 기체 스트림 중에 함유된 오염물, 주로 황 화합물의 제거를 위해 고안된 흡수제 조성물로서,
    상기 조성물은 철 산화물 및/또는 철 수산화물, 결합제 및/또는 윤활제, 물 및 임의로 촉진제 첨가제로 구성되고, 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.5 내지 50중량%의 비율로 탄소를 함유하며, 여기서, 상기 조성물은 상기 탄소와 상기 철 산화물 및/또는 철 수산화물 사이의 비표면적(specific area) 관계가 2.5 내지 600을 나타내고, 기계적 강도 값이 9.81N(1kgf) 초과이고, 불순물로 포화되기 전과 후에 이의 물리적 완전성(integrity)을 유지하는 것을 특징으로 하는, 흡수성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 3 내지 20중량%의 비율로 탄소를 함유함을 특징으로 하는, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄소가, 상기 흡수제 조성물의 제조를 위하여 Tyler System의 스크린 메쉬 값 60 내지 325의 결정립 크기(grain size)를 나타냄을 특징으로 하는, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄소가 식물성 차콜 또는 광물성 석탄, 또는 이들의 혼합물로 존재함을 특징으로 하는, 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄소가 식물성 차콜로 존재함을 특징으로 하는, 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 식물성 차콜이 활성탄임을 특징으로 하는, 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 철 산화물이 합성 자철석으로 존재함을 특징으로 하는, 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 철 수산화물이 FeO(OH)로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 탄소의 상기 비표면적이 100 내지 1200m2/g임을 특징으로 하는, 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 철 산화물 및/또는 철 수산화물의 상기 비표면적이 2 내지 40m2/g임을 특징으로 하는, 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 결합제가 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.5 내지 15중량%의 비율로, 시멘트, 알루미나, 실리카, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 식물성 오일, 스테아레이트, 폴리글리콜, 수크로스, 전분, 셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스, 카복시에틸 셀룰로스 또는 이들 물질들의 혼합물 중에서 선택됨을 특징으로 하는, 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 윤활제가 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.5 내지 15중량%의 비율로, 흑연 및 스테아레이트 또는 이들 물질들의 혼합물 중에서 선택됨을 특징으로 하는, 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 물이 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 30중량%의 비율로 존재함을 특징으로 하는, 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 상기 촉진제 첨가제가 전이 금속 산화물임을 특징으로 하는, 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 촉진제 첨가제가 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 5중량%의 비율의, 산화구리(I), 산화구리(II), 산화니켈, 산화망간, 산화코발트 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는, 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 직경이 1.0mm 초과인 과립형 고체의 형태임을 특징으로 하는, 조성물.
  17. 제1항에 따라 정의된, 고안된 흡수제 조성물을 수득하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은
    a) 철 산화물 및/또는 철 수산화물과 적어도 하나의 결합제 및 탄소, 및 임의의 촉진제 첨가제와의 혼합물을 제조하는 단계,
    b) 최종 조성물의 중량을 기준으로 하여, 30중량% 이하의 추가의 물로 수분을 제어하면서 고체 믹서 내에서 단계 a)에서 형성된 상기 혼합물을 균질화하는 단계,
    c) 직경이 1.0 내지 9.0mm이고 길이가 3 내지 25mm인 과립을 수득하기 위해 압출하는 단계,
    d) 상기 압출된 재료를 130℃ 미만의 온도에서 건조시키는 단계, 및
    e) 체질(sieving)하여, 상기 최종적으로 형성된 미립자들을 분리하는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
  18. 제1항에 따라 정의된, 고안된 흡수제 조성물을 수득하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은
    a) 철 산화물 및/또는 철 수산화물과 적어도 하나의 결합제 및/또는 윤활제, 탄소, 및 임의의 촉진제 첨가제 및 물과의 혼합물을 제조하는 단계,
    b) 고체 믹서 내에서 단계 a)에서 형성된 상기 혼합물을 건식 균질화하는 단계,
    c) 직경이 2 내지 10mm이고 길이가 3 내지 10mm인 원통형 과립들을 수득하기 위해 펠릿화하는 단계, 및
    d) 체질하여, 상기 최종적으로 형성된 미립자들을 분리하는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
  19. 액체 및 기체 스트림 중에 함유된 불순물, 주로 황 화합물(황화수소 포함)을 제거하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은
    a) 제1항에 정의된 흡수제 조성물을, 하나의 베드(bed) 상에, 또는 직렬로 또는 병렬로 배열되거나, 직렬 배열과 병렬 배열의 조합으로 제공된 한 그룹의 베드들 상에 로딩(loading)하는 단계,
    b) 상기 오염물을 함유하는 액체 또는 기체 스트림을 상기 베드가 상기 오염물로 포화되게 하기에 충분한 시간 동안(그러한 포화는 유출(outflowing) 스트림 중의 불순물의 규격(specification)에 의해 정의된다) 상기 베드를 가로질러 상향 또는 하향 유동으로 통과시킴으로써 상기 오염물을 흡수하는 단계, 및
    c) 상기 포화된 흡수제 조성물을 제거하고, 이때 상기 포화된 흡수제 조성물은 초기 충전물과 등가물인 흡수제 조성물의 또 다른 충전물로 치환되며, 이러한 대체는 연속해서 반복되는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 단계 b)에서의 상기 흡수 온도가 5℃ 초과 및 125℃ 미만이고, 상기 압력이 대기압 이상임을 특징으로 하는, 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 기체 스트림은 천연 가스, 또는 석유 생산과 관련된 가스로 존재하며, 여기서, 상기 스트림은 이의 포화 농도까지 물을 함유할 수 있음을 특징으로 하는, 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 액체 스트림이 액화 석유 가스(LPG)로 존재함을 특징으로 하는, 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 흡수제 조성물이, 상기 흡수제 조성물의 물리적 완전성의 손실 없이, 상기 스트림들로부터의 불순물을 상기 흡수제 조성물 1m3당 적어도 360kg의 황과 등가인 양까지 보유하여, 유출 스트림 중의 불순물 함량을 규정 수준 미만으로 유지함을 특징으로 하는, 방법.
  24. 제19항에 있어서, 소진된 흡수제 조성물이, 이것이 사용된 상기 베드로부터 분말 또는 매우 작은 입자들의 형태로 재료의 매우 상당한 손실 없이 제거될 수 있어서, 상기 소진된 흡수제 조성물이 철과 황을 유용한 물질 형태로 회수하기 위해 재가공 또는 동시-가공(co-processing)될 수 있음을 특징으로 하는, 방법.
  25. 황계 화합물로 오염된 탄화수소를 함유하는 천연 가스, 정유 가스, 바이오가스, 및 다른 액체 또는 기체 유체와 같은 유체 중에 존재하는 불순물의 제거를 일으킴을 특징으로 하는, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따라 정의된 흡수제 조성물의 용도.
KR1020137007507A 2010-08-27 2011-07-08 액체 및 기체 스트림 중에 함유된 오염물, 주로 황 화합물의 제거를 위해 고안된 흡수제 조성물, 고안된 흡수제 조성물을 수득하기 위한 방법, 액체 또는 기체 스트림 중에 함유된 불순물, 주로 황화수소를 포함하는 황 화합물을 제거하기 위한 방법, 및 흡수제 조성물의 용도 KR20140005869A (ko)

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