KR970006836B1 - 가스 스트림으로부터 h₂s를 제거시키는 방법 - Google Patents

가스 스트림으로부터 h₂s를 제거시키는 방법 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

가스 스트림으로부터 H2S를 제거시키는 방법
제1도는 본 발명의 첫번째 실시양태의 흐름도를 도식적으로 보여 주고 있다.
제2도는 본 발명의 두번째 실시양태의 흐름도를 도식적으로 보여 주고 있다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 첫번째 흡수 지역 2 : 상부 부분
3 : 하부 부분
4, 5, 7, 9, 15, 21, 27, 30, 36, 37, 41, 45, 47, 49 : 도관
11 : 재생기 17 : 상부 재생구역
25 : 리보일러(reboiler) 32 : 두번째 흡수 지역
35 : 황 회수 플랜트(plant) 39 : 전환 단위 장치
본 발명은 a) 첫번째 흡수 지역내 가스 스트림을 재생가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 정제된 가스 및 H2S-함유 부하 흡수제를 얻고; b) 첫번째 흡수 지역으로부터 부하 흡수제를 흡수제가 재생되는 재생기에 공급하여 H2S-함유 재생기 오프-가스(off-gas)를 생산하고; c) 재생기 오프-가스의 적어도 일부를 원소 황이 생산되고 SO2및 H2S를 함유하는 플랜트(plant) 오프-가스가 형성되는 황 회수 플랜트에 공급하고; d) 플랜트 오프-가스안의 SO2및 H2S로 전환시켜 환원된 장치 오프-가스를 얻고; e) 두번째 흡수 지역내 환원된 플랜트 오프-가스를 재생가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 두번째 정제 가스 및 H2S-함유 반-부하된 흡수제를 얻고; f) 단계 a) 및 단계 b)의 수성 흡수제로서 사용하기 위한 흡수제가 재생되는 재생기에 두번째 흡수 지역으로부터 반-부하된 흡수제를 공급하는 단계를 포함하는 가스 스트림으로부터 H2S를 제거시키는 방법에 관한 것이다.
공지된 공정에서 부하 흡수제는 전부 재생되어 재생기로 부터 첫번째 흡수 지역 및 두번째 흡수 지역으로 공급된다.
재생기 안에서의 재생은 흡수제로부터 재생기 H2S 안에서 스트립핑되는 스트립핑(stripping) 스팁을 얻기 위해 흡수제를 다시 끓여 수행되어 H2S-함유 재생기 오프-가스를 생산한다.
본 발명의 목적은 부하 흡수제를 재생시키기 위해 필요한 열의 양을 감소시키는 것이다.
이 목적을 위해 본 발명에 따른 공정은 a) 첫번째 흡수 지역내 가스 스트림을 재생가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 정제된 가스 및 H2S-함유 부하 흡수제를 얻고; b) 첫번째 흡수 지역으로부터 부하 흡수제를 흡수제가 재생되는 재생기에 공급하여 H2S-함유 재생기 오프-가스(off-gas)를 생산하고; c) 재생기 오프-가스의 적어도 일부를 원소 황이 생산되고 SO2및 H2S를 함유하는 플랜트(plant) 오프-가스가 형성되는 황 회수 플랜트에 공급하고; d) 플랜트 오프-가스안의 SO2를 H2S로 전환시켜 환원된 장치 오프-가스를 얻고; e) 두번째 흡수 지역내 환원된 플랜트 오프-가스를 재생가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 두번째 정제 가스 및 H2S-함유 반-부하된 흡수제를 얻고; f) 두번째 흡수 지역으로부터 반-부하된 흡수제를 흡수제가 재생되는 재생기로 보내고, 여기서 부분적으로 재생된 흡수제는 재생기로부터 제거되어 첫번째 흡수 지역으로 공급되고, 전부 재생된 흡수제는 재생기로부터 제거되어 두번째 흡수 지역으로 공급되는 단계를 포함한다.
본 발명은 이제 도면에 관한 보다 자세한 설명으로 실시예에 의해 기술될 것이다.
이제 제1도에 대해 언급해 보자. H2S를 함유하는 가스 스트림을 도관(4)을 통해 첫번째 흡수 지역(1)에 공급한다. 첫번째 흡수 지역(1)에서 가스 스트림을 도관(5)을 통해 공급된 재생가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 도관(7)을 통해 첫번째 흡수 지역(1)으로부터 제거된 정제가스 및 도관(9)을 통해 첫번째 흡수 지역(1)으로부터 제거된 H2S-함유 부하 흡수제를 얻는다.
적합하게 사용된 흡수제는 약 염기, 예컨대 디에틸 모노에탄올아민, 메틸 디에탄올 아민 또는 디-이소프로판올 아민과 같은 알카놀 기당 1-4, 바람직하게는 2-3개의 탄소 원자를 함유하는 알카놀아민 및 임의로 물리적 용매, 예컨대 설포란을 포함하는 수성 조성물이다. 흡수제는 25-55중량%의 염기, 5-75중량%의 물, 및 0-55중량%의 물리적 용매를 포함한다.
첫번째 흡수 지역(1)에서의 접촉은 0.1-25MPa의 절대 압력, 및 30-90℃의 온도에서 수행되는 것이 적합하다.
첫번째 흡수 지역(1)로부터의 부하 흡수제를 흡수제가 재생되는 재생기(11)에 공급하여 도관(15)을 통해 재생기(11)로부터 제거된 H2S-함유 재생기 오프-가스를 생산한다.
재생기(11)는 두구역, 상부 재생 구역(17) 및 하부 재생구역(19)을 포함한다. 상부 재생 구역(17)안에서만 재생된 흡수제는 부분적으로 재생된 흡수제로서 언급된다. 부분적으로 재생된 흡수제의 일부를 도관(5)을 통해 첫번째 흡수 지역(1)에 공급한다. 부분적으로 재생된 흡수제가 재생기(11)로부터 제거되는 흡수제내 H2S 농도가 첫번째 흡수 지역(1)의 상단에 우세한 압력 및 온도에서 첫번째 흡수 지역(1)에 남아있는 정제 가스의 H2S 함량의 1-1/3인 H2S 함량을 갖는 가스 혼합물과 평형에 있는 정도이다.
부분적으로 재생된 흡수제의 남아있는 부분은 하부 재생 구역(19)에서 더 재생되어 전부 재생된 흡수제를 얻는다. 전부 재생된 흡수제를 도관(21)을 통해 재생기(11)로부터 제거시킨다. 전부 재생된 흡수제의 일부를 리보일러(25)에 공급하고 리보일러(25)안에서 재생된 스팀을 도관(27)을 통해 스트립핑제로서 재생기(11)의 하부 부분에 도입한다. 전부 재생된 흡수제의 남아있는 일부를 도관(30)을 통해 두번째 흡수 지역(32)에 공급한다. 전부 재생된 흡수제내 H2S 농도는 두번째 지역(32)의 상단에 우세한 압력 및 온도에서 두번째 흡수 지역(32)에 남아있는 두번째 정제 가스의 H2S 함량의 1-1/3인 H2S 함량을 갖는 가스 혼합물과 평형상태에 있다.
흡수제의 재생은 100-190℃의 온도 및 0.1-0.3MPa의 절대 압력에서 수행된다.
도관(15)을 통해 재생기(11)로부터 제거된 H2S-함유 재생기 오프-가스는 도식적으로 보여준 황 회수 플랜트(35)에 공급된다.
황 회수 플랜트(35)에서 원소 황은 클라우스(Claus) 반응에 따라 생산되는데, 여기서 H2S의 일부가 SO2로 산화되어 남아있는 H2S와 반응하여 원소 황을 형성한다. 이 목적을 위해 황 회수 플랜트(35)는 버너(나타나지 않음) 및 황 컨덴서(나타나지 않음)를 갖는 적어도 하나의 촉매적 반응기(나타나지 않음)를 포함한다. 원소 황은 도관(36)을 통해 회수 플랜트로부터 제거된다.
SO2및 H2S를 함유하는 플랜트 오프-가스는 도관(37)을 통해 SO2가 H2S로 전환되는 전환 단위장치(39)에 공급되어 환원된 플랜트 오프-가스를 얻는다.
전환 단위장치(39)에서 황 회수 단위장치(35)로부터의 오프-가스를 환원 가스, H2및/또는 CO의 존재하에 180-450℃의 온도에서 적합한 촉매와 접촉시켜 환원시킨다. 적합한 촉매는 무기 산화 담체상에 지지된 제 Ⅵ 족 및/또는 제 Ⅷ 족 금속의 황화촉매이다.
도관(41)을 통해 환원된 플랜트 오프-가스를 두번째 흡수지역(32)에 공급한다. 두번째 흡수 지역(32)에서 환원된 플랜트 오프-가스를 도관(30)을 통해 공급된 재생가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 도관(45)을 통해 두번째 흡수 지역(32)으로부터 제거된 두번째 정제 가스 및 H2S-함유 반-부하된 흡수제를 얻는다. 반-부하된 흡수제를 도관(47)을 통해 재생기(11)로 직접 보낸다.
두번째 흡수 지역(32)안에서의 접촉은 0.1-0.2MPa의 절대 압력 및 15-65℃의 온도에서 수행되는 것이 적합하다.
이제 또다른 흐름도를 보여주는 제2도에 대해 언급해 보자. 제1도에 나타난 흐름도에서의 일부와 동일한 제2도에 나타난 흐름도의 일부는 같은 참조 번호로 주어져 있다.
첫번째 흡수 지역(1)은 상부 부분(2) 및 하부 부분(3)을 포함한다. H2S를 함유하는 가스 스트림을 도관(4)을 통해 첫번째 흡수 지역(1)에 공급한다. 첫번째 흡수 지역(1)의 하부 부분(3)에서, 가스 스트림을 도관(49)을 통해 공급된 재생가능한 수성 흡수제와 접촉시키고, 상부 부분(2)에서 도관(5)을 통해 공급된 재생가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 도관(7)을 통해 첫번째 흡수 지역(1)으로부터 제거된 정젝 가스를 얻는다. 첫번째 흡수 지역의 상부 부분(2)로부터 내려가는 흡수제는 하부 부분(3)내 가스를 처리하기 위해 도관(49)을 통해 공급된 흡수제와 합류하고, H2S-함유 부하 흡수제는 도관(9)을 통해 첫번째 흡수 지역(1)의 하부 끝 부분으로 부터 제거된다. 접촉시키는 동안 사용된 흡수제 및 조건은 제1도에 관해 기술된 것과 같다.
첫번째 흡수 지역(1)으로부터의 부하흡수제는 흡수제가 재생되는 재생기(11)로 공급되어 도관(15)을 통해 재생기(11)로부터 제거된 H2S-함유 재생기 오프-가스를 생산한다. 전부 재생된 흡수제는 도관(21)을 통해 재생기(11)로부터 제거된다. 전부 재생된 흡수제의 일부를 리보일러(25)에 공급하고 리보일러(25)안에 재생된 스팀을 스트립핑제로서 재생기(11)의 하부 부분으로 도관(27)을 통해 도입시킨다. 전부 재생된 흡수제의 남아 있는 일부를 도관(30)을 통해 두번째 흡수 지역(32)에 공급한다. 재생 동안의 조건은 제1도에 대해 기술된 것과 같다.
도관(15)을 통해 재생기(11)로부터 제거된 H2S-함유 재생기 오프-가스를 황 회수 플랜트(35)에 공급한다. 원소 황은 도관(36)을 통해 황 회수 플랜트로 부터 제거된다. SO2및 H2S를 함유하는 플랜트 오프-가스를 더 생산하는 황 회수 플랜트(35)를 형성하며, 이 플랜트 오프-가스를 도관(37)을 통해 SO2가 H2S로 전환되는 전환 단위 장치(39)에 공급한다.
도관(41)을 통해 환원된 플랜트 오프-가스를 두번째 흡수 지역(32)에 공급한다. 두번째 흡수 지역(32)에서 환원된 플랜트 오프-가스를 도관(30)을 통해 공급된 재생 가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 도관(45)을 통해 두번째 흡수 지역(32)으로부터 제거된 두번째 정제 가스 및 H2S-함유 반-부하된 흡수제를 얻는다. 두번째 흡수 지역에서 접촉시키는 동안 조건은 제1도에 기술된 것과 같다.
두번째 흡수 지역(32)으로부터 재생기(11)로 반-부하된 흡수제를 보내는 것은 도관(49)을 통해 첫번째 흡수 지역(1)의 하부 부분(3)의 상부 끝에 반-부하된 흡수제를 공급하는 것을 포함한다. 첫번째 흡수 지역(1)에서 반-부하된 흡수제는 첫번째 흡수지역(1)의 상부 부분(2)로부터 내려가는 흡수제와 합류한다. 흡수제의 혼합물을 첫번째 흡수 지역(1)로부터 제거하여 도관(9)을 통해 재생기(11)에 공급한다.
반-부하된 흡수제가 첫번째 흡수 지역(1)안에 도입되는 정도는 흡수제내 H2S 농도가 첫번째 흡수 지역(1)의 일부의 상단에 우세한 압력 및 온도에서 첫번째 흡수 지역(1)의 하부 부분(3)에 남아있는 가스의 H2S 함량의 1-1.3인 H2S 함량을 갖는 가스 혼합물과 평형 상태에 있는 정도이다.
반-부하된 흡수제의 H2S 농도가 충분히 낮은 경우, 이는 라인(5)를 통해 첫번째 흡수 지역(1)에 공급되는 부분적으로 재생된 흡수제와 혼합될 수 있다.
도관(49)을 통해 공급되는 반-부하된 흡수제의 일부는 재생기(11)에 직접 공급될 수 있다.
또다른 실시양태에서 재생기(11)에 도관(49) (제2도를 보라)를 통해 직접 공급되거나 첫번째 흡수 지역(1)에 도관(49) (제1도를 보라)을 통해 공급되는 반-부하된 흡수제의 일부는 예컨대 저압 흡수 지역인 세번째 흡수 지역(나타나지 않음)에 공급할 수 있다. 이런 세번째 흡수 지역으로부터의 부하 흡수제는 재생기(11)에 공급된다.
첫번째 흡수 지역(1), 두번째 흡수 지역(32) 및 재생기(11)에 접촉 트레이(trays)와 같은 적합한 접촉재료, 랜덤 팩킹(random packing) 또는 구조화된 팩킹 또는 그 조합물을 제공한다.

Claims (3)

  1. a) 첫번째 흡수 지역내 가스 스트림을 재생 가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 정제된 가스 및 H2S-함유 부하 흡수제를 얻고; b) 첫번째 흡수 지역으로부터 부하 흡수제를 흡수제가 재생되는 재생기에 공급하여 H2S-함유 재생기 오프-가스(off-gas)를 생산하고; c) 재생기 오프-가스의 적어도 일부를 원소 황이 생산되고 SO2및 H2S를 함유하는 플랜트(plant) 오프-가스가 형성되는 황 회수 플랜트에 공급하고; d) 플랜트 오프-가스 안의 SO2를 H2S로 전환시켜 환원된 장치 오프-가스를 얻고; e) 두번째 흡수 지역내 환원된 플랜트 오프-가스를 재생 가능한 수성 흡수제와 접촉시켜 두번째 정제 가스 및 H2S-함유 반-부하된 흡수제를 얻고; f) 두번째 흡수 지역으로부터 반-부하된 흡수제를 흡수제가 재생되는 재생기로 보내고, 여기서 부분적으로 재생된 흡수제는 재생기로부터 제거되어 첫번째 흡수 지역으로 공급되고, 전부 재생된 흡수제는 재생기로 부터 제거되어 두번째 흡수 지역으로 공급되는 단계를 포함하는 가스 스트림으로부터 H2S를 제거시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 f)에서 두번째 흡수 지역으로부터 반-부하된 흡수제를 재생기로 보내는 것이 두번째 흡수지역으로부터 반-부하된 흡수제를 첫번째 흡수지역에 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 부분적으로 재생된 흡수제가 첫번째 흡수 지역으로 도입되는 정도 이하의 정도로 두번째 흡수지역으로부터 반-부하된 흡수제가 첫번째 흡수지역에 도입되는 방법.
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