NL1002134C2 - Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas. - Google Patents

Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas. Download PDF

Info

Publication number
NL1002134C2
NL1002134C2 NL1002134A NL1002134A NL1002134C2 NL 1002134 C2 NL1002134 C2 NL 1002134C2 NL 1002134 A NL1002134 A NL 1002134A NL 1002134 A NL1002134 A NL 1002134A NL 1002134 C2 NL1002134 C2 NL 1002134C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
gas
sulfur
mercaptans
absorption step
gas stream
Prior art date
Application number
NL1002134A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Jan Adolf Lagas
Theodorus Joseph Petrus Va Tol
Original Assignee
Stork Comprimo Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stork Comprimo Bv filed Critical Stork Comprimo Bv
Priority to NL1002134A priority Critical patent/NL1002134C2/en
Priority to ZA97370A priority patent/ZA97370B/en
Priority to TW086100467A priority patent/TW381043B/en
Priority to KR1019980705510A priority patent/KR19990077361A/en
Priority to EP97900807A priority patent/EP0880395A1/en
Priority to CA002241790A priority patent/CA2241790A1/en
Priority to CN97191710A priority patent/CN1208360A/en
Priority to PCT/NL1997/000018 priority patent/WO1997026069A1/en
Priority to AU13213/97A priority patent/AU1321397A/en
Priority to JP9525885A priority patent/JP2000503293A/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1002134C2 publication Critical patent/NL1002134C2/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/75Multi-step processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1406Multiple stage absorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8603Removing sulfur compounds
    • B01D53/8612Hydrogen sulfide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/0408Pretreatment of the hydrogen sulfide containing gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Description

Titel: Werkwijze voor het verwijderen van zwavelbevattende verontreinigingen, aromaten en koolwaterstoffen uit gasTitle: Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het zuiveren van gas, meer in het bijzonder van koolwaterstof-gas, zoals aardgas, dat verontreinigd is met zwavelverbindingen in de vorm van H2S en mercaptanen, alsmede 5 met CO2. Meer in het bijzonder omvat de uitvinding een werkwijze voor het omzetten van mercaptanen tot H2S in, en verwijderen van CO2/ geabsorbeerde koolwaterstoffen en aromaten uit H2S houdend gas onder vorming van elementaire zwavel uit H2S.The invention relates to a process for purifying gas, more in particular hydrocarbon gas, such as natural gas, which is contaminated with sulfur compounds in the form of H2S and mercaptans, as well as with CO2. More particularly, the invention includes a process for converting mercaptans to H 2 S in, and removing CO2 / absorbed hydrocarbons and aromatics from H 2 S containing gas to form elemental sulfur from H 2 S.

10 Bij zuivering van aardgas, zuivering van raffinaderijgassen en zuivering van synthese gas komen zwavelhoudende gassen vrij, in het bijzonder H2S, die verwijderd dienen te worden ten einde de uitstoot in de atmosfeer te beperken van met name SO2 dat bij verbranding van 15 dergelijke zwavel verbindingen ontstaat. De mate waarin de zwavel verbindingen uit bijvoorbeeld aardgas dient te worden verwijderd is afhankelijk van de beoogde toepassing van het gas en de eisen die aan de kwaliteit worden gesteld. Wanneer het gas moet voldoen aan de zg. "pipe line specificaton" dient 20 het H2S gehalte te worden verminderd tot een waarde lager dan 5 mg/Nm3. Ook aan het maximale gehalte van andere zwavelverbindingen worden eisen gesteld. Uit de stand van de techniek zijn een groot aantal werkwijzen bekend waarmee de hoeveelheid zwavelverbindingen in een gas, zoals aardgas, kan 25 worden verlaagd.Purification of natural gas, purification of refinery gases and purification of synthesis gas release sulfur-containing gases, in particular H2S, which must be removed in order to limit the emissions into the atmosphere, in particular of SO2 which, when burning such sulfur compounds arises. The extent to which the sulfur compounds must be removed from, for example, natural gas depends on the intended application of the gas and the quality requirements. If the gas must meet the so-called "pipe line specificaton", the H2S content must be reduced to a value lower than 5 mg / Nm3. Requirements are also imposed on the maximum content of other sulfur compounds. A large number of methods are known from the prior art with which the amount of sulfur compounds in a gas, such as natural gas, can be reduced.

Gewoonlijk wordt voor de verwijdering van zwavelhoudende componenten uit gassen de volgende procesroute toegepast. In een eerste stap wordt het te behandelende gas gezuiverd, waarbij zwavelhoudende componenten uit het gas 1 0 0 2 5 3 4 .Usually, the following process route is used to remove sulfur-containing components from gases. In a first step, the gas to be treated is purified, whereby sulfur-containing components are extracted from the gas 1 0 0 2 5 3 4.

2 worden verwijderd, gevolgd door een winning van zwavel uit deze zwavelhoudende componenten waarna een zwavelreinigings-stap van het rest gas volgt. In deze zwavelreinigingsstap wordt getracht de laatste procenten zwavel terug te winnen, 5 alvorens het restgas via de schoorsteen in de atmosfeer wordt geëmitteerd.2 are removed, followed by recovery of sulfur from these sulfur-containing components, followed by a sulfur cleaning step of the residual gas. In this sulfur cleaning step an attempt is made to recover the last percent sulfur before the residual gas is emitted into the atmosphere via the chimney.

In de zuiveringsstap worden processen toegepast waarbij veelal waterige oplosmiddelen (absorptiemiddelen, ook wel solvents genoemd) worden gebruikt. Deze processen worden 10 in vijf hoofdgroepen onderverdeeld, namelijk chemische solvent processen, fysische solvent processen, fysisch/chemische solvent processen, redox processen, waarbij H2S direct tot zwavel wordt geoxideerd in een waterige oplossing en tenslotte een groep vast bed processen waarbij H2S chemisch of fysisch 15 wordt geabsorbeerd of geadsorbeerd dan wel selectief katalytisch wordt geoxideerd tot elementaire zwavel.In the purification step, processes are often used in which aqueous solvents (absorbents, also called solvents) are used. These processes are divided into five main groups, namely chemical solvent processes, physical solvent processes, physical / chemical solvent processes, redox processes, where H2S is directly oxidized to sulfur in an aqueous solution and finally a group of fixed bed processes where H2S is chemical or physical 15 is absorbed or adsorbed or selectively oxidized catalytically to elemental sulfur.

De drie eerstgenoemde groepen worden doorgaans in de industrie toegepast voor verwijdering van grote hoeveelheden zwavelhoudende componenten, meestal aanwezig in veelal grote 20 hoeveelheden gas. De twee laatste groepen zijn gelimiteerd met betrekking tot de hoeveelheid te verwijderen zwavel en de concentratie van de zwavelhoudende componenten. Deze processen zijn daarom minder geschikt voor het verwijderen van hoge concentraties zwavel in grote industriële gaszuiverings-25 installaties.The first three groups are generally used in industry for removing large amounts of sulfur-containing components, usually present in mostly large amounts of gas. The last two groups are limited in terms of the amount of sulfur to be removed and the concentration of the sulfur-containing components. These processes are therefore less suitable for removing high concentrations of sulfur in large industrial gas purification plants.

Tot de chemische solvent processen, behoren de zg. amine processen waarbij gebruik wordt gemaakt van waterige oplossingen van alkanolamines of van kaliumcarbonaat oplossingen.Chemical solvent processes include so-called amine processes using aqueous solutions of alkanolamines or potassium carbonate solutions.

30 In de fysische solvent processen, worden verschillende chemicaliën toegepast. Bijvoorbeeld polyethyleenglycol (DMPEG) bekend onder de naam Selexol, N-Methyl-Pyrrolidon (NMP), bekend onder de naam Purisol of methanol, bekend onder de naam Rectisol.In the physical solvent processes, different chemicals are used. For example, polyethylene glycol (DMPEG) known under the name Selexol, N-Methyl-Pyrrolidone (NMP) known under the name Purisol or methanol known under the name Rectisol.

35 In de groep van de fysisch/chemische processen is het Sulfinol proces zeer bekend. In dit proces wordt gebruikt 10 0 2 'i Λ Λ .The Sulfinol process is well known in the group of physical / chemical processes. This process uses 10 0 2 'i Λ Λ.

3 gemaakt van een mengsel van een alkanolamine met sulfolaan opgelost in een geringe hoeveelheid water.3 made from a mixture of an alkanolamine with sulfolane dissolved in a small amount of water.

Bij de drie bovengenoemde werkwijzen worden een absorbeerinrichting en een regenerator toegepast. In de 5 absorbeerinrichting worden de zwavelhoudende componenten chemisch of fysisch gebonden aan het solvent. Door drukverlaging en/of temperatuurverhoging in de regenerator worden de zwavelhoudende componenten gedesorbeerd uit het solvent waarna het solvent kan worden hergebruikt. Een 10 gedetailleerde beschrijving van deze werkwijze is te vinden in R.N. Medox "Gas and Liquid Sweetening" Cambell Petroleum Series (1977). Bij deze werkwijze worden behalve de zwavelhoudende componenten ook CO2 geheel of gedeeltelijk verwijderd, afhankelijk van het gekozen oplosmiddel.In the above three methods, an absorber and a regenerator are used. In the absorber, the sulfur-containing components are chemically or physically bound to the solvent. The sulfur-containing components are desorbed from the solvent by pressure reduction and / or temperature increase in the regenerator, after which the solvent can be reused. A detailed description of this method can be found in R.N. Medox "Gas and Liquid Sweetening" Cambell Petroleum Series (1977). In this process, in addition to the sulfur-containing components, CO2 is also completely or partially removed, depending on the chosen solvent.

15 De verwijderde zwavelverbindingen worden samen met de CO2 uit de regenerator naar een zwavelterugwinnings-installatie gevoerd, ten einde uit H2S en andere zwavelverbindingen de zwavel terug te winnen. Een veelvuldig toegepast proces voor het winnen van zwavel uit de aldus 20 verkregen zwavelverbindingen in het bijzonder H2S, is hetThe removed sulfur compounds are sent together with the CO2 from the regenerator to a sulfur recovery plant, in order to recover the sulfur from H2S and other sulfur compounds. It is a frequently used process for the recovery of sulfur from the sulfur compounds, in particular H2S, thus obtained

Claus proces. Dit proces wordt uitvoerig beschreven uit H.G. Paskall, "Capability of the modified Claus process" Western Research Development, Calgary, Alberta, Canada, 1979.Claus process. This process is described in detail from H.G. Paskall, "Capability of the modified Claus process" Western Research Development, Calgary, Alberta, Canada, 1979.

Het Claus proces bestaat uit een thermische stap 25 gevolgd door gewoonlijk 2 of 3 reactor stappen. In de thermische stap wordt een derde van de H2S verbrand tot SO2 volgens de reactieThe Claus process consists of a thermal step 25 followed by usually 2 or 3 reactor steps. In the thermal step, a third of the H2S is burned to SO2 according to the reaction

H2S + 1,5 02 S02 + H2OH2S + 1.5 02 SO2 + H2O

30 waarna de rest, dus 2/3 van het H2S reageert met de gevormde SO2 volgens de Claus reactie onder vorming van zwavel en water.30, after which the remainder, i.e. 2/3 of the H2S, reacts with the SO2 formed according to the Claus reaction to form sulfur and water.

35 2 H2S + S02 -> 3 S + 2 H20.35 2 H2S + S02 -> 3 S + 2 H20.

1C C 2 13 4.1C C 2 13 4.

44

Het rendement van het Claus proces is afhankelijk van een aantal factoren. Zo verschuift het evenwicht van de Claus reactie bij een toenemend water gehalte in het gas in de richting van H2S. Het rendement van de zwavelterugwinnings-5 installatie kan worden verhoogd door het toepassen van een restgaszwavelterugwinnningsinstallatie; bekende processen zijn het SUPERCLAUS™ proces en het SCOT proces. In het SUPERCLAUS™ proces wordt gebruik gemaakt van een katalysator zoals beschreven in de Europese octrooiaanvragen nr. 242.920 en 10 409.353, evenals in de internationale octrooiaanvrage WO-A 95.07856, waarbij deze katalysator wordt ingezet bij een derde of vierde reactortrap zoals ondermeer beschreven in "Hydrocarbon Processing" april 1989, pagina 40-42.The efficiency of the Claus process depends on a number of factors. For example, with an increasing water content in the gas, the equilibrium of the Claus reaction shifts in the direction of H2S. The efficiency of the sulfur recovery plant can be increased by using a tail gas sulfur recovery plant; known processes are the SUPERCLAUS ™ process and the SCOT process. The SUPERCLAUS ™ process uses a catalyst as described in European patent applications Nos. 242,920 and 10 409,353, as well as in international patent application WO-A 95.07856, this catalyst being used in a third or fourth reactor stage as described inter alia in " Hydrocarbon Processing "April 1989, pages 40-42.

Onder toepassing van deze werkwijze worden de 15 laatste resten H2S aanwezig in de proces gas stroom selectief geoxideerd tot elementaire zwavel volgens de reactie H2S + 0,5 02 --> S + H20.Using this method, the last residues of H 2 S present in the process gas stream are selectively oxidized to elemental sulfur according to the reaction H 2 S + 0.5 O 2 -> S + H 2 O.

20 Op deze manier kan het rendement van de zwavelterugwinningsinstallatie gemakkelijk worden verhoogd tot 99,5%. Het naar de Claus plant toegevoerde gas kan soms grote hoeveelheden CO2/ bijvoorbeeld tot 98,5% bevatten, hetgeen een zeer nadelige invloed heeft op de vlamtemperatuur in de 25 thermische stap. Bij een grote hoeveelheid CO2 kan instabiliteit van de vlam optreden en zal bovendien het rendement in de thermische trap afnemen waardoor het totale rendement van de Claus installatie daalt.In this way, the efficiency of the sulfur recovery plant can easily be increased to 99.5%. The gas supplied to the Claus plant can sometimes contain large amounts of CO2 / for instance up to 98.5%, which has a very detrimental effect on the flame temperature in the thermal step. With a large amount of CO2, instability of the flame can occur and the efficiency in the thermal stage will also decrease, as a result of which the overall efficiency of the Claus installation will decrease.

Ook kan het gas grote hoeveelheden koolwaterstoffen 30 bevatten. Bij de verwerking van zwavelhoudend gas in een olieraffinaderij gas zal het koolwaterstof gehalte in het algemeen gering zijn, meestal < 2 vol.%.The gas can also contain large amounts of hydrocarbons. When processing sulfur-containing gas in an oil refinery gas, the hydrocarbon content will generally be low, usually <2% by volume.

Bij zuivering van aardgas waarbij fysisch of fysisch/chemische processen worden toegepast, kunnen door 35 absorptie grotere hoeveelheden koolwaterstoffen, resp. aromaten, in het gas dat naar de zwavelterugwinningsinstallatie (Clausgas) gevoerd wordt, terecht komen. In de 10 02 134.In the purification of natural gas, in which physical or physical / chemical processes are applied, larger quantities of hydrocarbons, resp. aromatics, in the gas that is fed to the sulfur recovery plant (Clausgas). In the 10 02 134.

5 thermische trap van een Claus installatie worden deze koolwaterstoffen volledige verbrand omdat de reactiesnelheid van de koolwaterstoffen met zuurstof hoger is dan de reactiesnelheid van H2S en zuurstof. Wanneer er grote 5 hoeveelheden CO2 aanwezig zijn, zal de vlamtemperatuur dien ten gevolge lager zijn en zo ook de reactiesnelheid van de componenten tijdens verbranding. Daardoor is het mogelijk dat roetvorming optreedt in de vlam van de brander van de thermische trap.In a Claus plant thermal stage, these hydrocarbons are completely burned because the reaction rate of the hydrocarbons with oxygen is higher than the reaction rate of H2S and oxygen. When large amounts of CO2 are present, the flame temperature will consequently be lower and so will the reaction speed of the components during combustion. Therefore, it is possible for soot to form in the flame of the burner of the thermal stage.

10 Roetvorming geeft aanleiding tot verstoppings- problemen in de katalytische reactoren van een Claus plant met name de eerste reactor. Ook kan de verhouding tussen de zuurstofbehoefte voor de omzetting van H2S naar zwavel, en de zuurstofbehoefte voor de verbranding van de koolwaterstoffen 15 en aromaten, zulke waarden aannemen dat het Claus proces zich niet meer goed laat regelen. Deze problemen zijn bekend in de industrie.Carbon black formation gives rise to blockage problems in the catalytic reactors of a Claus plant, in particular the first reactor. The ratio between the oxygen requirement for the conversion of H 2 S to sulfur and the oxygen requirement for the combustion of the hydrocarbons and aromatics can also assume such values that the Claus process can no longer be properly controlled. These problems are known in the industry.

Daarbij komt nog dat behalve H2S en bovengenoemde grote hoeveelheden CO2 er ook vaak mercaptanen in het gas 20 aanwezig zijn. Er worden in de industrie chemische processen gebruikt, waarbij deze mercaptanen niet uit het te zuiveren gas, bijv. aardgas, worden verwijderd, zodat er een nareiniging nodig is met een vastbed proces. Vaak worden moleculaire zeven gebruikt voor verwijdering van deze 25 mercaptanen.In addition, besides H2S and the above-mentioned large amounts of CO2, mercaptans are also often present in the gas. Chemical processes are used in industry, whereby these mercaptans are not removed from the gas to be purified, eg natural gas, so that after-cleaning is required with a fixed bed process. Molecular sieves are often used to remove these mercaptans.

Wanneer echter een dergelijk vast bed verzadigd is met mercaptanen, moeten de moleculaire zeven worden geregenereerd, waarbij veelal het gezuiverde aardgas wordt gebruikt. Dit regeneratie gas dient dan weer te worden 30 gezuiverd. Bij regeneratie van de moleculaire zeven komen de mercaptanen grotendeels vrij bij het begin van de regeneratie. Er zijn ook processen waarbij de mercaptanen uit een nazuiveringstrap worden teruggevoerd naar de Claus plant. Deze mercaptanen geven dan een piekbelasting in de thermische trap 35 van de Claus plant waardoor de luchtregeling ernstig verstoord wordt. Een dergelijke procesroute is beschreven in Oil and Gas Journal 57, 19 augustus, 1991, blz. 57 - 59. Bovendien leidt 10 02 134.However, when such a fixed bed is saturated with mercaptans, the molecular sieves must be regenerated, often using the purified natural gas. This regeneration gas then has to be purified again. When the molecular sieves are regenerated, the mercaptans are largely released at the start of regeneration. There are also processes in which the mercaptans are returned from a post-purification stage to the Claus plant. These mercaptans then give a peak load in the thermal stage 35 of the Claus plant, as a result of which the air regulation is seriously disrupted. Such a process route is described in Oil and Gas Journal 57, August 19, 1991, pp. 57-59. In addition, 10 02 134.

6 dit tot verlies aan aardgas, hetgeen gemakkelijk op kan lopen tot ca 10 %.6 this leads to a loss of natural gas, which can easily rise to about 10%.

Bekend is een methode om zwavelhoudende gassen te verwerken die carbonylsulfide en/of andere organische 5 componenten zoals mercaptanen en/of di-alkyldisulfides bevatten. Deze methode wordt beschreven in het Britse octrooi nummer 1563251 en in het Britse octrooi nummer 1470950.A method of processing sulfur-containing gases containing carbonyl sulfide and / or other organic components such as mercaptans and / or di-alkyl disulfides is known. This method is described in British patent number 1563251 and in British patent number 1470950.

Doel van de onderhavige uitvinding is onder meer het verschaffen van een werkwijze voor het verwijderen van 10 zwavelbevattende verontreinigingen in de vorm van mercaptanen en H2S uit koolwaterstof-gas, zoals aardgas, dat ook CO2 en hogere alifatische en aromatische koolwaterstoffen kan bevatten, en het terugwinnen van elementaire zwavel, waarbij zich de hierboven geschetste nadelen niet voordoen. Meer in 15 het bijzonder is het een doel van de uitvinding te voorzien in een werkwijze waarbij de restgassen geen of slechts zeer weinig schadelijke stoffen bevatten, zodat deze zonder bezwaar in de atmosfeer gespuid kunnen worden. Het is ook een doel van de uitvinding te voorzien in een werkwijze waarbij de 20 zwavelhoudende verontreinigingen in hoge mate teruggewonnen worden als elementaire zwavel, bijvoorbeeld tot een hoeveelheid van meer dan 90, meer in het bijzonder meer dan 95 %.The object of the present invention is inter alia to provide a process for removing sulfur-containing impurities in the form of mercaptans and H2S from hydrocarbon gas, such as natural gas, which can also contain CO2 and higher aliphatic and aromatic hydrocarbons, and recover of elemental sulfur, the disadvantages outlined above not occurring. More particularly, it is an object of the invention to provide a method in which the residual gases contain no or only very few harmful substances, so that they can be discharged into the atmosphere without any problem. It is also an object of the invention to provide a method in which the sulfur-containing impurities are largely recovered as elemental sulfur, for example to an amount of more than 90, more particularly more than 95%.

De onderhavige uitvinding voorziet in een eenvoudige 25 methode voor het zuiveren van verontreinigd koolwaterstof-gas met terugwinning van zwavel, volgens welke werkwijze in een eerste absorptiestap de zwavelbevattende verontreinigingen uit het gas verwijderd worden, onder vorming van enerzijds een gezuiverde gas stroom en anderzijds een zuur-gas, welk zuurgas 30 gehydrogeneerd wordt teneinde het merendeel van de mercaptanen om te zetten in H2S, waarna het gehydrogeneerde zuurgas toegevoerd wordt aan een tweede absorptiestap waarin het zuurgas gescheiden wordt in een aan H2S verrijkte eerste gasstroom, welke aan een Claus installatie toegevoerd wordt, 35 gevolgd door een selectieve oxidatiestap van H2S naar elementaire zwavel in het restgas, en een aan H2S verarmde tweede gasstroom, welke tweede gasstroom verbrand wordt.The present invention provides a simple method for the purification of contaminated hydrocarbon gas with sulfur recovery, according to which method in a first absorption step the sulfur-containing impurities are removed from the gas, on the one hand forming a purified gas stream and on the other an acid gas, which acid gas is hydrogenated to convert the majority of the mercaptans to H2S, after which the hydrogenated acid gas is supplied to a second absorption step in which the acid gas is separated into a first gas stream enriched in H2S, which is fed to a Claus plant , Followed by a selective oxidation step of H 2 S to elemental sulfur in the tail gas, and an H 2 S depleted second gas stream, which second gas stream is burned.

10 02 134.10 02 134.

77

Verrassenderwijs is gebleken, dat met de werkwijze volgens de uitvinding grote gasstromen op zeer efficiënte wijze gezuiverd kunnen worden, waarbij tevens voldaan kan worden aan strenge eisen ten aanzien van emissie van 5 schadelijke stoffen en terugwinningsrendement van zwavel.Surprisingly, it has been found that with the method according to the invention large gas flows can be purified in a very efficient manner, while also meeting strict requirements with regard to emission of harmful substances and recovery efficiency of sulfur.

Volgens de uitvinding wordt het zuurgas eerst door een hydrogenatie reactor geleid waarbij de mercaptanen in het gas met behulp van toegevoerde waterstof worden omgezet in H2S. Vervolgens wordt het zuurgas in een zogenaamde 10 verrijkingsunit gescheiden in twee andere gassen namelijk een H2S-rijk gas en een C02_rijk gas, dat het merendeel van de CO2, koolwaterstoffen en aromaten bevat.According to the invention, the acid gas is first passed through a hydrogenation reactor in which the mercaptans in the gas are converted into H 2 S using supplied hydrogen. The acid gas is then separated into two other gases in a so-called enrichment unit, namely an H2S-rich gas and a CO2-rich gas, which contains the majority of the CO2, hydrocarbons and aromatics.

Het CO2-rijke gas met de aanwezige koolwaterstoffen en aromaten laat zich goed verbranden in een 15 naverbrandingsinstallatie. De warmte die bij deze naverbranding vrijkomt kan zeer nuttig worden gebruikt bijvoorbeeld voor opwekking van stoom.The CO2-rich gas with the hydrocarbons and aromatics present can be burned well in a post-combustion installation. The heat released during this afterburning can be used very usefully, for example for generating steam.

Het H2S-rijke gas wordt naar de zwavelterugwinnings-installatie geleid. Met deze werkwijze kan gemakkelijk de H2S 20 concentratie twee tot zes maal verhoogd worden. Dit H2S-rijke gas laat zich zeer goed verwerken in een Claus plant waarbij het grote voordeel is dat de afwezigheid van een groot deel van de CO2, koolwaterstoffen en aromaten bij verbranding geen additionele gasdoorzet in de installatie veroorzaakt. De Claus 25 plant kan daardoor veel kleiner gebouwd worden waarbij ook nog eens veel hogere zwavelterugwinningsrendementen worden bereikt.The H2S-rich gas is sent to the sulfur recovery plant. With this method, the H2S 20 concentration can easily be increased two to six times. This H2S-rich gas can be processed very well in a Claus plant, the great advantage of which is that the absence of a large part of the CO2, hydrocarbons and aromatics during combustion does not cause additional gas throughput in the installation. The Claus 25 plant can therefore be built much smaller, while achieving much higher sulfur recovery efficiencies.

Het restgas dat verkregen wordt uit de Claus installatie wordt verder verwerkt in een restgas 30 terugwinningsinstallatie op basis van selectieve oxidatie van de zwavelverbindingen naar elementaire zwavel. De restgas-terugwinningsinstallatie is bij voorkeur de SUPERCLAUS reactor trap.The residual gas obtained from the Claus plant is further processed in a residual gas recovery plant on the basis of selective oxidation of the sulfur compounds to elemental sulfur. The residual gas recovery plant is preferably the SUPERCLAUS reactor stage.

De afgassen uit deze restgasontzwavelingseenheid 35 worden in een naverbrander verbrand. De vrijkomende warmte kan nuttig gebruikt worden voor opwekking van stoom.The waste gases from this residual gas desulfurization unit 35 are burned in an afterburner. The heat released can be used to generate steam.

1002134.' 81002134. " 8

Volgens de uitvinding wordt het zuurgas met waterstof over een hydrogenatiereactor geleid bevattende een gesulfideerde groep 6 en/of groep 8 metaalkatalysator welke aangebracht is op een drager.According to the invention, the acid gas is passed with hydrogen over a hydrogenation reactor containing a sulfided group 6 and / or group 8 metal catalyst which is supported.

5 Als drager past men bij dit soort katalysatoren bijvoorkeur alumina toe, aangezien dit materiaal behalve de gewenste thermische stabiliteit ook een goede dispergering van de actieve component mogelijk maakt. Als katalytisch actief materiaal past men liefst een combinatie van cobalt en 10 molybdeen toe.As a carrier, alumina is preferably used as a carrier in this type of catalyst, since this material, in addition to the desired thermal stability, also permits good dispersion of the active component. The catalytically active material is preferably a combination of cobalt and 10 molybdenum.

In de hydrogenatie stap worden de mercaptanen in het gas met behulp van de toegevoerde waterstof omgezet in H2S. Om de ongewenste reactie tussen H2S en CO2 tot COS en H2O te beperken, wordt in de hydrogenatiestap waterdamp toegevoerd, 15 waardoor minder COS wordt gevormd.In the hydrogenation step, the mercaptans in the gas are converted into H2S using the hydrogen supplied. In order to limit the undesired reaction between H2S and CO2 to COS and H2O, water vapor is supplied in the hydrogenation step, whereby less COS is formed.

Een alternatieve werkwijze om COS vorming te voorkomen, echter zonder dat waterdamp wordt toegevoerd, is het installeren van een voorabsorbeur vóór de hydrogeneringsstap, waarbij de H2S concentratie in het gas 20 wordt verlaagd tot minder dan een kwart. Het gas uit deze voorabsorbeur wordt vervolgens door een hydrogeneringsreactor geleid, waarbij alle mercaptanen met behulp van het toegevoegde waterstof omgezet worden in H2S. De resterende H2S wordt vervolgens selectief geabsorbeerd in een tweede 25 absorbeur, van de tweede absorptiestap. Per saldo wordt dan dezelfde H2S verrijking verkregen als met één absorbeur. Met deze werkwijze is echter het gevaar van COS vorming geheel of grotendeels geweken.An alternative method to prevent COS formation, but without the addition of water vapor, is to install a pre-absorber before the hydrogenation step, reducing the H2S concentration in the gas to less than a quarter. The gas from this pre-absorber is then passed through a hydrogenation reactor, in which all the mercaptans are converted into H2S using the added hydrogen. The remaining H 2 S is then selectively absorbed in a second absorber, from the second absorption step. On balance, the same H2S enrichment is obtained as with one absorber. With this method, however, the danger of COS formation has completely or largely disappeared.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de 30 uitvinding wordt de eerste absorptie stap uitgevoerd onder toepassing van een chemisch, fysisch of chemisch/fysisch absorptiemiddel dat alle verontreinigingen uit het aardgas verwijdert. Bij voorkeur is dit een absorptiemiddel dat op sulfolaan gebaseerd is, in combinatie met een secundair en/of 35 tertiair amine. Zoals reeds aangegeven is, zijn dergelijke systemen bekend en worden deze reeds op grote schaal toegepast voor het zuiveren van aardgas, vooral wanneer aardgas na 10 0 2 13 4, 9 zuivering vloeibaar wordt gemaakt (bijvoorbeeld het SÜLFINOL-D proces). De absorptie is, zoals gebruikelijk, gebaseerd op een systeem waarbij de verontreinigingen in een eerste kolom geabsorbeerd worden in het solvent, waarna, als het solvent 5 beladen is met verontreinigingen, dit solvent in een tweede kolom geregenereerd wordt, bijvoorbeeld door verwarming en/of door verlaging van druk. De temperatuur waarbij de absorptie plaats vindt hangt in hoge mate af van het solvent en de toegepaste druk. Bij de voor aardgas gangbare drukken van 2 10 tot 100 bar bedraagt de absorptie temperatuur in het algemeen 15 tot 50°C, hoewel ook buiten deze bereiken goede resultaten te verkrijgen zijn. Het aardgas wordt bij voorkeur zodanig gezuiverd, dat het voldoet aan de ’pipeline specification', hetgeen inhoudt, dat in het algemeen niet meer dan 10, meer in 15 het bijzonder niet meer dan 5 ppm aan H2S aanwezig mag zijn.According to a preferred embodiment of the invention, the first absorption step is performed using a chemical, physical or chemical / physical absorbent that removes all contaminants from the natural gas. Preferably, this is a sulfolane-based absorbent in combination with a secondary and / or tertiary amine. As already indicated, such systems are known and are already widely used for the purification of natural gas, especially when natural gas is liquefied after purification (for example the SÜLFINOL-D process). The absorption is, as usual, based on a system in which the impurities in a first column are absorbed in the solvent, after which, if the solvent is loaded with impurities, this solvent is regenerated in a second column, for example by heating and / or by reducing pressure. The temperature at which the absorption takes place depends largely on the solvent and the applied pressure. At the pressures of 2 to 100 bar common for natural gas, the absorption temperature is generally 15 to 50 ° C, although good results can also be obtained outside these ranges. The natural gas is preferably purified to meet the pipeline specification, which means that generally no more than 10, more particularly no more than 5 ppm of H2S may be present.

De uit de eerste absorptie/desorptie afkomstige gasstroom, welke het merendeel van de verontreinigingen zoals H2S, aromaten, koolwaterstoffen en mercaptanen, evenals CO2 bevat, wordt vervolgens gehydrogeneerd in aanwezigheid van een 20 geschikte katalysator zoals Co/Mo op alumina, en waterstof. De gasstroom dient daartoe echter opgewarmd te worden van de absorptie/desorptie temperatuur van ongeveer 40°C, tot de voor de hydrogenering benodigde temperatuur van 200 tot 300°C. Deze verwarming geschiedt bij voorkeur indirect en niet met een in 25 de gasstroom aangebrachte brander, zoals gebruikelijk is. Het nadeel van directe verwarming is namelijk, dat directe verwarming in dit geval aanleiding geeft tot sterke roetvorming, hetgeen in de hydrogenering tot vervuiling en verstopping kan leiden. Zoals hierboven reeds aangegeven is, 30 akunnen maatregelen genoemen worden ter vermindering van COS vorming.The gas stream from the first absorption / desorption, which contains the majority of impurities such as H 2 S, aromatics, hydrocarbons and mercaptans, as well as CO2, is then hydrogenated in the presence of a suitable catalyst such as Co / Mo on alumina, and hydrogen. For this purpose, however, the gas stream must be heated from the absorption / desorption temperature of about 40 ° C, to the temperature required for the hydrogenation from 200 to 300 ° C. This heating preferably takes place indirectly and not with a burner arranged in the gas flow, as is customary. The drawback of direct heating is that direct heating in this case gives rise to strong soot formation, which can lead to pollution and blockage in the hydrogenation. As indicated above, measures can be taken to reduce COS formation.

In de tweede absorptie trap wordt het gehydrogeneerde gas gesplitst in een aan H2S verrijkt gas, en een aan H2S verarmd gas. Deze absorptie geschiedt bij voorkeur 35 onder toepassing van een solvent op basis van een secundair of tertiair amine, meer in het bijzonder met een waterige oplossing van methyl-diethyl-amine, eventueel in combinatie 10 02 134.In the second absorption step, the hydrogenated gas is split into an H2S-enriched gas and an H2S-depleted gas. This absorption is preferably effected using a solvent based on a secondary or tertiary amine, more in particular with an aqueous solution of methyl diethyl amine, optionally in combination 10 02 134.

10 met een activator daarvoor, of met een gehinderd tertiair amine. Dergelijke processen zijn bekend en in de literatuur beschreven (MDEA proces, UCARSOL, FLEXSORB-SE, en dergelijke). De wijze van bedrijven van dergelijke processen is 5 vergelijkbaar met de eerste absorptie trap. De mate van verrijking bedraagt bij voorkeur ten minste 2 tot 6 maal of meer, hetgeen mede afhankelijk is van de uitgangsconcentratie van H2S. De mate van verrijking kan ingesteld worden door geschikte keus van de constructie van de absorber.10 with an activator therefor, or with a hindered tertiary amine. Such processes are known and described in the literature (MDEA process, UCARSOL, FLEXSORB-SE, and the like). The mode of operation of such processes is comparable to the first absorption stage. The degree of enrichment is preferably at least 2 to 6 times or more, which partly depends on the starting concentration of H 2 S. The degree of enrichment can be adjusted by suitable choice of the construction of the absorber.

10 Het aan H2S verrijkte gas wordt aan de thermische trap van een Claus installatie toegevoerd. Een dergelijke installatie is bekend en de wijze waarop deze bedreven wordt ten aanzien van temperatuur en druk zijn in detail beschreven in de in de inleiding geciteerde publicaties.The gas enriched in H2S is fed to the thermal stage of a Claus installation. Such an installation is known and the manner in which it is operated with regard to temperature and pressure are described in detail in the publications cited in the introduction.

15 Het restgas uit de Claus installatie, dat nog restanten zwavelverbindingen bevat wordt, desgewenst na aanvullende hydrogenering, toegevoerd aan een restgas verwerkings inrichting, waarin door selectieve oxidatie van de zwavelverbindingen elementaire zwavel gevormd wordt, hetgeen 20 afgescheiden wordt in een daartoe geschikte installatie, bijvoorbeeld zoals beschreven in de Europese octrooiaanvrage nr. 655.414.The residual gas from the Claus plant, which still contains residual sulfur compounds, is supplied, if desired after additional hydrogenation, to a residual gas processing plant in which elemental sulfur is formed by selective oxidation of the sulfur compounds, which is separated in a suitable plant, for example as described in European patent application No. 655,414.

Na afscheiding van de zwavel kan het overblijvende gas verbrand worden, eventueel onder vorming van stoom, en 25 afgevoerd worden naar de atmosfeer.After separation of the sulfur, the residual gas can be burned, optionally with the formation of steam, and discharged to the atmosphere.

De selectieve oxidatie wordt bij voorkeur uitgevoerd in aanwezigheid van een katalysator die selectief zwavelverbindingen in elementaire zwavel omzet, bij voorbeeld de katalysatoren die beschreven zijn in de eerder genoemde 30 Europese en internationale octrooiaanvragen. In deze publicaties, waarvan de inhoud hierin opgenomen is bij referentie, worden ook de meest geschikte procescondities, zoals temperatuur en druk aangegeven. In het algemeen is de druk echter niet kritisch, terwijl temperaturen kunnen liggen 35 tussen het dauwpunt van zwavel en ca 300°C, meer in het bijzonder kleiner dan 250°C.The selective oxidation is preferably carried out in the presence of a catalyst that selectively converts sulfur compounds to elemental sulfur, for example, the catalysts described in the aforementioned European and international patent applications. These publications, the contents of which are incorporated herein by reference, also indicate the most suitable process conditions, such as temperature and pressure. In general, however, the pressure is not critical, while temperatures may range from the sulfur dew point to about 300 ° C, more typically less than 250 ° C.

tO 02 134.TO 02 134.

1111

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van twee figuen, waarin in de vorm van een blokschema de werkwijze volgens de uitvinding beschreven wordt. Het zuurgas, afkomstig van een eerste, niet getekende, absorptie eenheid, waarin 5 verontreinigd aardgas gescheiden is in enerzijds een gasstroom met de gewenste specificatie en anderzijds het zuurgas, wordt in leiding 1 op de gewenste hydrogeneringstemperatuur gebracht onder toevoeging via leiding 2 van waterstof en/of koolmonoxide, alvorens in de hydrogeneringsreactor 3 te worden 10 geleid. Tevens wordt in leiding 1 waterdamp toegevoerd via leiding 6 om de vorming van carbonylsulfide in de hydrogeneringsreactor 3 te onderdrukken.The invention will now be explained with reference to two figures, in which the method according to the invention is described in the form of a block diagram. The sour gas, originating from a first, not drawn, absorption unit, in which 5 contaminated natural gas is separated into a gas stream of the desired specification on the one hand and the sour gas on the other hand, is brought to the desired hydrogenation temperature in line 1 with addition of hydrogen via line 2 and / or carbon monoxide, before being introduced into hydrogenation reactor 3. Also, in line 1, water vapor is supplied through line 6 to suppress the formation of carbonyl sulfide in the hydrogenation reactor 3.

In de hydrogeneringsreactor 3 worden de in het gas aanwezige mercaptanen en andere organische zwavelverbindingen 15 omgezet naar H2S. Het gas uit de hydrogeneringsreactor 3 wordt na koeling via leiding 7 naar een absorbeur van een selectieve absorptie/regeneratie installatie geleid. Bij deze koeling wordt de toegevoerde waterdamp gecondenseerden via een verdamper 5 gerecirculeerd naar de hydrogeneringsreactor 3.In the hydrogenation reactor 3, the mercaptans and other organic sulfur compounds present in the gas are converted to H2S. The gas from the hydrogenation reactor 3, after cooling, is led via line 7 to an absorber of a selective absorption / regeneration installation. In this cooling, the supplied water vapor condensed through a evaporator 5 is recycled to the hydrogenation reactor 3.

20 De niet geabsorbeerde componenten van het gas, bestaande uit hoofdzakelijk kooldioxide, koolwaterstoffen (inclusief aromaten) en een laag gehalte aan H2S worden via leiding 8 naar de naverbrander 18 geleid voordat het gas wordt afgevoerd via schoorsteen 19. Het H2S rijke gas mengsel 25 afkomstig van de regeneratie sectie van de absorptie/regeneratie installatie 9 wordt via leiding 10 toegevoerd aan de Claus installatie 11, waarin het merendeel van de zwavelverbindingen omgezet wordt in elementaire zwavel die via leiding 12 afgevoerd wordt.20 The non-absorbed components of the gas, consisting mainly of carbon dioxide, hydrocarbons (including aromatics) and a low content of H2S, are led via line 8 to the afterburner 18 before the gas is removed via chimney 19. The H2S-rich gas mixture 25 comes from from the regeneration section of the absorption / regeneration installation 9 is fed via line 10 to the Claus installation 11, in which the majority of the sulfur compounds are converted into elemental sulfur which is removed via line 12.

30 Om het rendement van de Claus installatie te verhogen wordt het restgas via leiding 13 veelal naar een restgas zwavelverwijderingstrap 14 gevoerd. Deze zwavelverwijderingstrap kan een bekend zwavelverwijderings-proces zijn zoals b.v. een droog bed oxidatietrap, een 35 absorptietrap of een vloeistofoxidatietrap. De benodigde lucht voor de oxidatie wordt via leiding 15 toegevoerd. De gevormde zwavel wordt via leiding 16 afgevoerd. Het gas wordt daarna 10 0 2 13 4.In order to increase the efficiency of the Claus installation, the residual gas is usually fed via line 13 to a residual gas sulfur removal stage 14. This sulfur removal step can be a known sulfur removal process such as e.g. a dry bed oxidation step, an absorption step or a liquid oxidation step. The air required for the oxidation is supplied via line 15. The sulfur formed is discharged via line 16. The gas then becomes 10 0 2 13 4.

12 via leiding 17 naar de naverbrander 18 geleid voordat het gas wordt afgevoerd via schoorsteen 19.12 passed through line 17 to the afterburner 18 before the gas is discharged through chimney 19.

Zoals in figuur 2 is aangegeven, wordt het zuurgas, afkomstig van een eerste, niet getekende, absorptie eenheid, 5 waarin verontreinigd aardgas gesplitst is in enerzijds een gasstroom met de gewenste specificatie en anderzijds het zuurgas, via leiding 1 naar een voorabsorbeur 2 van een absorptie/regeneratie installatie, voorts bestaande uit een tweede absorbeur en een regenerator 9, geleid.As shown in figure 2, the sour gas, originating from a first absorption unit, not shown, in which polluted natural gas is split into a gas flow of the desired specification on the one hand and the sour gas on the other hand, via line 1 to a pre-absorber 2 of a absorption / regeneration installation, further comprising a second absorber and a regenerator 9, guided.

10 Het gas afkomstig uit de voorabsorbeur 2 wordt via leiding 3 naar de hydrogeneringsreactor 5 gevoerd en op de gewenste hydrogeneringstemperatuur gebracht onder toevoeging via leiding 4 van waterstof en/of koolmonoxide.The gas from the pre-absorber 2 is fed via line 3 to the hydrogenation reactor 5 and brought to the desired hydrogenation temperature with addition via line 4 of hydrogen and / or carbon monoxide.

In de hydrogeneringsreactor 5 worden de in het gas 15 aanwezige mercaptanen en andere organische zwavelverbindingen omgezet in H2S. Het gas uit de hydrogeneringsreactor wordt na koeling via leiding 6 naar een tweede absorbeur geleid. De niet geabsorbeerde componenten van het gas, in hoofdzaak bestaande uit kooldioxide, koolwaterstoffen (inclusief 20 aromaten) en een minimale hoeveelheid H2S, worden via leiding 8 naar de naverbrander 21 geleid, voordat het gas wordt afgevoerd via schoorsteen 22.In the hydrogenation reactor 5, the mercaptans and other organic sulfur compounds present in the gas 15 are converted into H 2 S. The gas from the hydrogenation reactor, after cooling, is passed via line 6 to a second absorber. The non-absorbed components of the gas, mainly consisting of carbon dioxide, hydrocarbons (including 20 aromatics) and a minimal amount of H2S, are led via line 8 to the afterburner 21 before the gas is removed via chimney 22.

Het H2S rijke gasmengsel, afkomstig van de regenerator 9 wordt via leiding 13 toegevoerd aan de Claus 25 installatie 14, waarin het merendeel van de zwavelverbindingen omgezet wordt in elementaire zwavel die via leiding 15 afgevoerd wordt.The H2S rich gas mixture from the regenerator 9 is fed via line 13 to the Claus 25 installation 14, in which the majority of the sulfur compounds are converted into elemental sulfur which is removed via line 15.

Het geregenereerde absorptiemiddel wordt gerecirculeerd over de tweede absorbeur 7 en vervolgens via 30 leiding 11 naar de voorabsorbeur 2 teruggevoerd. Uit de voorabsorbeur 2 wordt het met H2S en CO2 beladen absorptiemiddel via leiding 12 teruggevoerd naar regenerator 9.The regenerated absorbent is recirculated over the second absorber 7 and then returned via line 11 to the pre-absorber 2. From the pre-absorber 2, the absorbent charged with H2S and CO2 is returned via line 12 to regenerator 9.

Om het rendement van de Claus installatie te 35 verhogen wordt het restgas via leiding 16 naar een restgas zwavelverwijderingstrap 18 geleid. Deze zwavelverwijderings-trap kan een bekend zwavelverwijderingsproces zijn zoals een 1 0 0 2 *34.In order to increase the efficiency of the Claus installation, the residual gas is led via line 16 to a residual gas sulfur removal stage 18. This sulfur removal step can be a known sulfur removal process such as a 1 0 0 2 * 34.

13 droog bed oxidatietrap, een absorptietrap of een vloeistofoxidatietrap. De benodigde lucht voor de oxidatie wordt via leiding 17 toegevoerd. De gevormde zwavel wordt via leiding 19 afgevoerd. Het gas wordt daarna via leiding 20 naar 5 de naverbrander 21 geleid voordat het gas wordt afgevoerd via schoorsteen 22.13 dry bed oxidation step, absorption step or liquid oxidation step. The air required for the oxidation is supplied via line 17. The sulfur formed is discharged via line 19. The gas is then led via line 20 to the afterburner 21 before the gas is removed via chimney 22.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van het navolgende, niet beperkende voorbeeld.The invention is illustrated by the following, non-limiting example.

10 VOORBEELD 110 EXAMPLE 1

Een hoeveelheid zuurgas van 15545 Nm^/h afkomstig van de regenerator van een gaszuiveringsinstallatie had de volgende samenstelling bij 40° C en een druk van 1,70 bar abs. 15An amount of acid gas of 15545 Nm / h from the regenerator of a gas treatment plant had the following composition at 40 ° C and a pressure of 1.70 bar abs.

9,0 vol. % H2S9.0 vol. % H2S

60 ppm vol. COS60 ppm vol. COS

0,22 vol. % CH3SH0.22 vol. % CH3SH

0,38 vol.% C2H5SH0.38% by volume of C 2 H 5 SH

20 0,03 vol.% C3H7SH0.03% by volume of C3H7SH

0,01 vol.% C4H9SH0.01 vol% C4H9SH

81,53 vol.% C02 4,23 vol.% H20 3,51 vol.% Koolwaterstoffen (C3 tot C17) 25 1,08 vol.% Aromaten (Benzeen, Tolueen, Xyleen)81.53 vol.% C02 4.23 vol.% H20 3.51 vol.% Hydrocarbons (C3 to C17) 25 1.08 vol.% Aromatics (Benzene, Toluene, Xylene)

Aan dit zuurgas werd 3000 Nm^/h reducerend gas bevattende waterstof en koolmonoxide toegevoerd en daarna opgewarmd tot 205° C om alle aanwezige mercaptanen te 30 hydrogeneren tot H2S in de hydrogeneringsreactor die een gesulfideerde groep 6 en/of groep 8 metaalkatalysator bevat in dit geval een Co-Mo katalysator. Tevens werd aan dit zuurgas 7000 Nm^/h waterdamp toegevoerd om COS vorming in de hydrogeneringsreactor te onderdrukken.To this acid gas was fed 3000 Nm 3 / h reducing gas containing hydrogen and carbon monoxide and then heated to 205 ° C to hydrogenate all the mercaptans present to H2S in the hydrogenation reactor containing a sulfided group 6 and / or group 8 metal catalyst in this case a Co-Mo catalyst. Also, this acid gas was supplied with 7000 Nm 2 / h water vapor to suppress COS formation in the hydrogenation reactor.

35 De temperatuur van het gas uit de reactor bedroeg 226° C.The temperature of the gas from the reactor was 226 ° C.

10 02 1 34.10 02 1 34.

1414

Het zuurgas werd daarna gekoeld tot 46° C en de zich daarin bevindende waterdamp werd gecondenseerd. Dit condensaat werd via een verdamper gerecirculeerd naar het zuurgas, dat naar de hydrogenerings reactor wordt geleid.The acid gas was then cooled to 46 ° C and the water vapor contained therein was condensed. This condensate was recycled via an evaporator to the sour gas, which is fed to the hydrogenation reactor.

5 De hoeveelheid van het uit de hydrogeneringsreactor komende gas bedroeg na condensatie van de toegevoerde waterdamp 18545 Nm3/h en had de volgende samenstellingThe amount of gas coming out of the hydrogenation reactor after condensation of the water vapor supplied was 18545 Nm3 / h and had the following composition

8,08 vol.% H2S8.08 vol.% H2S

10 50 ppm vol. COS10 50 ppm vol. COS

69.78 vol.% CO2 6,4 vol.% H20 2,94 vol.% Koolwaterstoffen (Ci tot C17) 0,91 vol.% Aromaten (Benzeen, Tolueen, Xyleen) 15 1,03 vol.% H2 10.86 vol.% N269.78 vol.% CO2 6.4 vol.% H20 2.94 vol.% Hydrocarbons (Ci to C17) 0.91 vol.% Aromatics (Benzene, Toluene, Xylene) 15 1.03 vol.% H2 10.86 vol.% N2

Vervolgens werd het gekoelde gas in een absorbeur van een gaszuiveringsinstallatie in contact gebracht met een 20 methyldiëtanolamine-oplossing waarbij de H2S en een gedeelte van de CO2 werden geabsorbeerd. De hoeveelheid produktgas (CO2 rijk gas) uit de absorbeur bedroeg 15680 Nm3/h met de volgende samenstelling: 25 74,54 vol.% C02The cooled gas was then contacted in an absorber from a scrubber with a methyl diethanolamine solution to absorb the H 2 S and part of the CO2. The amount of product gas (CO2 rich gas) from the absorber was 15680 Nm3 / h with the following composition: 74.54% by volume CO2

500 ppm vol. H2S500 ppm vol. H2S

60 ppm vol. COS60 ppm vol. COS

6.78 vol.% H20 3,48 vol.% Koolwaterstoffen (C^ tot C17) 30 1,07 vol.% Aromaten (Benzeen, Tolueen, Xyleen) 1,21 vol.% H2 12.86 vol.% N26.78 vol.% H20 3.48 vol.% Hydrocarbons (C ^ to C17) 30 1.07 vol.% Aromatics (Benzene, Toluene, Xylene) 1.21 vol.% H2 12.86 vol.% N2

Via een naverbranding werd dit gas naar de 35 schoorsteen gevoerd. Na desorptie in een regenerator werd het zure H2S/CO2 gasmengsel (H2S rijk gas) naar een zwavelterugwinningsinstallatie gevoerd. Dit H2S/CO2 gasmengsel 10 0 2 13 4.This gas was fed to the chimney via a post-combustion. After desorption in a regenerator, the acidic H2S / CO2 gas mixture (H2S rich gas) was fed to a sulfur recovery plant. This H2S / CO2 gas mixture 10 0 2 13 4.

15 bedroeg 2870 Nm^/h en had de volgende samenstelling bij 40° C en 1,7 bar abs.15 was 2870 Nm / h and had the following composition at 40 ° C and 1.7 bar abs.

51,9 vol.% H2S51.9 vol% H2S

5 43,8 vol.% C02 4,3 vol.% H2043.8 vol.% CO2 4.3 vol.% H 2 O

Naar de brander van de thermische trap van de zwavelterugwinningsinstallatie werd 2975 Nm-Vh lucht gevoerd, 10 zodat na de tweede Claus reactortrap 1,14 vol.% H2S en 0,07 vol.% S02 in het procesgas aanwezig was. Het procesgas2975 Nm-Vh of air was fed to the burner of the thermal stage of the sulfur recovery plant, so that after the second Claus reactor stage 1.14% by volume H2S and 0.07% by volume SO2 was present in the process gas. The process gas

werd vervolgens toegevoerd naar de restgas zwavelverwijderingstrap, bestaande uit een selectieve H2Swas then fed to the residual gas sulfur removal stage, consisting of a selective H2S

oxidatie reactor.oxidation reactor.

15 Aan dit gas werd 310 Nm^/h lucht toegevoerd. De inlaattemperatuur van de selectieve oxidatiereactor bedroeg 220 C en de uitlaattemperatuur was 292° C. De selectieve oxidatiereactor was gevuld met katalysator zoals beschreven in het Europese octrooien 242.920 en 409.353 en in de 20 Internationale octrooiaanvrage WO-A 95/07856.310 Nm 3 / h air was supplied to this gas. The inlet temperature of the selective oxidation reactor was 220 ° C and the outlet temperature was 292 ° C. The selective oxidation reactor was filled with catalyst as described in European patents 242,920 and 409,353 and in International patent application WO-A 95/07856.

De gevormde zwavel in de zwavelterugwinnnings-installatie werd na elke trap gecondenseerd en afgevoerd. Het uittredende inertgas werd via een naverbranding naar de schoorsteen geleid. De hoeveelheid zwavel bedroeg 2094 kg/h.The sulfur formed in the sulfur recovery plant was condensed and discharged after each stage. The escaping inert gas was led to the chimney via afterburning. The amount of sulfur was 2094 kg / h.

25 Het totale ontzwavelingsrendement betrokken op het oorspronkelijke zuurgas, dat 9,0 vol.% H2S bevatte, bedroeg 97,7%.The total desulfurization efficiency based on the original acid gas, which contained 9.0% by volume H 2 S, was 97.7%.

10 0 2 ‘ 7'10 0 2 "7"

Claims (10)

1. Werkwijze voor het verwijderen van zwavelbevattende verontreinigingen in de vorm van mercaptanen en H2S uit een koolwaterstof-gas, dat ook CO2 en hogere alifatische en aromatische koolwaterstoffen kan bevatten, en het terugwinnen 5 van elementaire zwavel, waarbij in een eerste absorptiestap de zwavelbevattende verontreinigingen uit het gas verwijderd worden, onder vorming van enerzijds een gezuiverde gas stroom en anderzijds een zuur-gas, welk zuurgas gehydrogeneerd wordt teneinde het merendeel van de mercaptanen om te zetten in H2S, 10 waarna het gehydrogeneerde zuurgas toegevoerd wordt aan een tweede absorptiestap waarin het zuurgas gescheiden wordt in een aan H2S verrijkte eerste gasstroom, welke aan een Claus installatie toegevoerd wordt, gevolgd door een selectieve oxidatiestap van H2S naar elementaire zwavel in het restgas, en 15 een aan H2S verarmde tweede gasstroom, welke tweede gasstroom verbrand wordt.1. A method for removing sulfur-containing impurities in the form of mercaptans and H2S from a hydrocarbon gas, which may also contain CO2 and higher aliphatic and aromatic hydrocarbons, and recovering elemental sulfur, in a first absorption step the sulfur-containing impurities are removed from the gas to form a purified gas stream on the one hand and an acid gas on the other, which acid gas is hydrogenated to convert most of the mercaptans to H 2 S, after which the hydrogenated acid gas is fed to a second absorption step in which the acid gas is separated into an H2S-enriched first gas stream, which is fed to a Claus plant, followed by a selective oxidation step of H2S to elemental sulfur in the residual gas, and a H2S-depleted second gas stream, which second gas stream is burned. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de eerste absorptiestap uitgevoerd wordt onder toepassing van een chemisch, fysisch, of chemisch/fysisch absorptiemiddel, dat in 20 hoofdzaak alle zwavelverbindingen en CO2 verwijderd.2. A method according to claim 1, wherein the first absorption step is performed using a chemical, physical, or chemical / physical absorbent, which removes substantially all sulfur compounds and CO2. 3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het absorptiemiddel gebaseerd is op sulfolaan, in combinatie met een secundair of tertiair amine.The method of claim 2, wherein the absorbent is based on sulfolane, in combination with a secondary or tertiary amine. 4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de 25 tweede absorptie stap uitgevoerd wordt onder toepassing van een absorbtiemiddel gebaseerd op een secundair en/of tertiair amine.4. A method according to claim 1 or 2, wherein the second absorption step is carried out using an absorbent based on a secondary and / or tertiary amine. 5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, waarbij de eerste absorptie stap zodanig uitgevoerd wordt, dat het gas niet meer 1002 134. dan 10, meer in het bijzonder niet meer dan 5 ppm aan zwavelbevattende verontreinigingen bevat.A method according to claims 1-4, wherein the first absorption step is carried out such that the gas contains no more than 1002 134. more than 10, more particularly no more than 5 ppm, of sulfur-containing impurities. 6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het gas aardgas is, na de zuivering eventueel vloeibaar gemaakt wordt.A method according to claim 5, wherein the gas is natural gas, after which it is optionally liquefied. 7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, waarbij de tweede absorptiestap zodanig uitgevoerd wordt, dat het gehalte aan H2S in de eerste gasstroom ten minste 2,5 maal, meer in het bijzonder ten minste 4 maal, hoger is dan het gehalte aan H2S in het zuurgas.A method according to claims 1-6, wherein the second absorption step is carried out such that the content of H2S in the first gas stream is at least 2.5 times, more in particular at least 4 times, higher than the content of H2S in the sour gas. 8. Werkwijze volgens conclusie 1-7, waarbij het gehalte aan mercaptanen in de gehydrogeneerde gasstroom minder dan 1 ppm bedraagt.A method according to claims 1-7, wherein the content of mercaptans in the hydrogenated gas stream is less than 1 ppm. 9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, waarbij de hydrogenering geschiedt in aanwezigheid van een katalysator op 15 drager, met een katalytisch actieve component gebaseerd op ten minste één metaal uit Groep VIB en ten minste één metaal uit Groep VIII van het Periodiek Systeem der Elementen, meer in het bijzonder op een combinatie van cobalt en molybdeen.9. Process according to claims 1-8, wherein the hydrogenation takes place in the presence of a supported catalyst, with a catalytically active component based on at least one Group VIB metal and at least one Group VIII metal of the Periodic Table of the Elements , more particularly on a combination of cobalt and molybdenum. 10 02 134.10 02 134.
NL1002134A 1996-01-19 1996-01-19 Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas. NL1002134C2 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1002134A NL1002134C2 (en) 1996-01-19 1996-01-19 Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas.
ZA97370A ZA97370B (en) 1996-01-19 1997-01-16 Method for removing sulfur-containing contaminants aromatics and hydrocarbons from gas
TW086100467A TW381043B (en) 1996-01-19 1997-01-17 Method for removing sulfur-containing contaminants, aromatics and hydrocarbons from gas
EP97900807A EP0880395A1 (en) 1996-01-19 1997-01-20 Method for removing sulfur-containing contaminants, aromatics andhydrocarbons from gas
KR1019980705510A KR19990077361A (en) 1996-01-19 1997-01-20 Of removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas
CA002241790A CA2241790A1 (en) 1996-01-19 1997-01-20 Method for removing sulfur-containing contaminants, aromatics and hydrocarbons from gas
CN97191710A CN1208360A (en) 1996-01-19 1997-01-20 Method for removing sulfur-containing contaminants, aromatics and hydrocarbonsx from gas
PCT/NL1997/000018 WO1997026069A1 (en) 1996-01-19 1997-01-20 Method for removing sulfur-containing contaminants, aromatics and hydrocarbons from gas
AU13213/97A AU1321397A (en) 1996-01-19 1997-01-20 Method for removing sulfur-containing contaminants, aromatics andhydrocarbons from gas
JP9525885A JP2000503293A (en) 1996-01-19 1997-01-20 Method for removing sulfur-containing contaminants, aromatic compounds and hydrocarbons from gas

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1002134A NL1002134C2 (en) 1996-01-19 1996-01-19 Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas.
NL1002134 1996-01-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1002134C2 true NL1002134C2 (en) 1997-07-22

Family

ID=19762183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1002134A NL1002134C2 (en) 1996-01-19 1996-01-19 Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas.

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP0880395A1 (en)
JP (1) JP2000503293A (en)
KR (1) KR19990077361A (en)
CN (1) CN1208360A (en)
AU (1) AU1321397A (en)
CA (1) CA2241790A1 (en)
NL (1) NL1002134C2 (en)
TW (1) TW381043B (en)
WO (1) WO1997026069A1 (en)
ZA (1) ZA97370B (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0021409D0 (en) 2000-08-31 2000-10-18 Boc Group Plc Treatment of a gas stream containing hydrogen sulphide
JP4837176B2 (en) * 2001-03-07 2011-12-14 千代田化工建設株式会社 Method for removing sulfur compounds from natural gas
DE10208253A1 (en) * 2002-02-26 2003-09-04 Lurgi Ag Process for the removal of mercaptan from raw gas
DE10219900B4 (en) * 2002-05-03 2004-08-26 Lurgi Ag Process for the purification of hydrocarbon gas
JP5048489B2 (en) * 2004-08-02 2012-10-17 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ Method for removing mercaptans from a gas stream containing natural gas or inert gas
JP4845438B2 (en) * 2005-07-08 2011-12-28 千代田化工建設株式会社 Method for removing sulfur compounds from natural gas
CN101576261B (en) * 2008-05-07 2011-05-11 北京丰汉工程咨询有限公司 Combustion and catalytic reduction method for acid gas
US8808654B2 (en) * 2009-09-29 2014-08-19 Praxair Technology, Inc. Process for sulfur removal from refinery off gas
BR112015013344A2 (en) * 2012-12-10 2017-07-11 Total Sa integrated process for recovering high quality native co2 from an acid gas comprising h2s and co2
WO2016112371A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 Sr20 Holdings Llc Process and system for pyrolysis of tires to fuels and other products
WO2018115919A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Total Sa Integrated process for elemental sulphur treatment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989811A (en) * 1975-01-30 1976-11-02 Shell Oil Company Process for recovering sulfur from fuel gases containing hydrogen sulfide, carbon dioxide, and carbonyl sulfide
FR2501663A1 (en) * 1981-03-13 1982-09-17 Technip Cie Simultaneous removal of carbon di:oxide and hydrogen sulphide - from natural gas etc., and recovery as conc. carbon di:oxide and sulphur
US4356161A (en) * 1981-08-24 1982-10-26 Shell Oil Company Process for reducing the total sulfur content of a high CO2 -content feed gas
EP0560039A1 (en) * 1992-03-05 1993-09-15 Krupp Koppers GmbH Process for purifying gas obtained by gasification of carbonaceous material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989811A (en) * 1975-01-30 1976-11-02 Shell Oil Company Process for recovering sulfur from fuel gases containing hydrogen sulfide, carbon dioxide, and carbonyl sulfide
FR2501663A1 (en) * 1981-03-13 1982-09-17 Technip Cie Simultaneous removal of carbon di:oxide and hydrogen sulphide - from natural gas etc., and recovery as conc. carbon di:oxide and sulphur
US4356161A (en) * 1981-08-24 1982-10-26 Shell Oil Company Process for reducing the total sulfur content of a high CO2 -content feed gas
EP0560039A1 (en) * 1992-03-05 1993-09-15 Krupp Koppers GmbH Process for purifying gas obtained by gasification of carbonaceous material

Also Published As

Publication number Publication date
CN1208360A (en) 1999-02-17
TW381043B (en) 2000-02-01
JP2000503293A (en) 2000-03-21
EP0880395A1 (en) 1998-12-02
CA2241790A1 (en) 1997-07-24
WO1997026069A1 (en) 1997-07-24
AU1321397A (en) 1997-08-11
KR19990077361A (en) 1999-10-25
ZA97370B (en) 1997-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7662215B2 (en) Methods for removing sulfur-containing compounds
KR100810188B1 (en) Treatment of a gas stream containing hydrogen sulphide
US8926737B2 (en) Process for producing purified natural gas
US7625539B2 (en) Process for producing a purified gas stream
US4356161A (en) Process for reducing the total sulfur content of a high CO2 -content feed gas
NL1002135C2 (en) Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas.
NL1002134C2 (en) Method for removing sulfur-containing impurities, aromatics and hydrocarbons from gas.
EA009588B1 (en) Process for removing sulphur compounds including hydrogen sulphide and mercaptans from gas streams
KR20070118690A (en) Treatment of fuel gas
JP3602268B2 (en) Method and apparatus for removing sulfur compounds contained in natural gas and the like
CN107580522B (en) Process for removing aromatics from a lean acid gas feed for sulfur recovery
EP1907101A1 (en) Process for producing a gas stream depleted of hydrogen sulphide and of mercaptans
SK2199A3 (en) Process for the recovery of sulfur from so2 containing gases
US10543452B2 (en) Removal of aromatic hydrocarbons from lean acid gas feed for sulfur recovery
MXPA98005764A (en) Method for revesting dryers yanquee contradesga
MXPA98005793A (en) Method to remove contaminants containing azufre, aromatic substances and hydrocarbons, from a
MXPA98005795A (en) Method for removing contaminants containing sulfur, aromatic compounds and hydrocarbons apparatus of a

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20020801