NO316938B1 - Fremgangsmate og anordning for behandling av en gass inneholdende hydrogensulfid, med resirkulering av den reduserte katalytiske opplosning - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en forbedret prosess beregnet for avsvovling av en gassformig tilførsel inneholdende hydrogensulfid med sikte på enk-lere eliminering av det som grunnstoff forekommende svovel i en katalytisk av-svovlingsløsning og som dannes ved kjemisk oksidasjons-reduksjonsreaksjon etter et kontakttrinn. Minst en del av den katalytiske løsning fra kontakttrinnet inneholdende svovel som grunnstoff, blir derfor resirkulert til absorpsjonstrinnet under valgte betingelser som gjør det mulig å øke den gjennomsnittlige størrelse av svovelkornene og spesielt å minske antallet svovelkorn av meget liten størrelse.

Prosessen ifølge oppfinnelsen anvendes særlig ved en prosess av "Redox"-typen for avsvovling av en gass inneholdende i det minste hydrogensulfid, der den gassformige tilførsel bringes i kontakt med en katalytisk løsning. Den katalytiske løsning omfatter f.eks. et flerverdig metall som er chelatert ved hjelp av minst en chelatdanner under passende betingelser for oksidering av hydrogensulfidet til svovel som grunnstoff (i det følgende også benevnt svovelgrunnstoff) og samtidig redusering av det chelaterte flerverdige metall fra et høyere oksidasjonsnivå til et lavere oksidasjonsnivå. Etter absorpsjonstrinnet blir en gassformig effluent som er praktisk talt fri for hydrogensulfid gjenvunnet på den ene side og den katalytiske løsning i det minste delvis redusert og inneholdende svovelgrunnstoff som et suspendert faststoff gjenvunnet på den annen side. I det minste en del av den katalytiske løsning blir f.eks. resirkulert til absorpsjonstrinnet for derved å øke svovelpartiklenes størrelse. Den ikke-resirkulerte del av den katalytiske løsning inneholdende svovelet frigjøres fra mesteparten av det svovel som er til stede som en suspensjon under et separeringstrinn, deretter sendes det til et regenereringstrinn, f.eks. luftregenerering, før det brukes i absorpsjonstrinnet.

Teknikkens stilling beskriver mange redox-prosesser og tilhørende anord-ninger som muliggjør eliminering av hydrogensulfid og gjenvinning av svovelgrunnstoffet som dannes under prosessen.

Avsvovlingsprosessen omfatter f.eks. de følgende to oksidasjonsreduk-sjonstrinn: under et første trinn (absorpsjonstrinn, oksidasjonsreduksjonsreaksjon), reagerer hydrogensulfidet som finnes i gassen som skal behandles, med chelaterte ferriioner i henhold til reaksjonen:

Svovelet som dannes ved denne kjemiske reaksjon har form av korn av meget liten størrelse. Dette svovel betegnes i det følgende som "naturlig svovel". under et andre trinn (regenereringstrinn) blir ferroionene reoksidert av oksygenet i luften i henhold til reaksjonen:

Disse trinn er særlig beskrevet i patenter US-5 753 189, US-4 859 436 og US-4 532 118, og i patentsøknader WO-92/17 401, DE-34 44 252, men ingen av disse publikasjoner beskriver eller antyder resirkulering av en del av den katalytiske løsning, i det minste delvis redusert og inneholdende svovelgrunnstoff, til absorpsjonsinnretningen med sikte på å minske mengden av (finkornet) naturlig svovel i katalyseløsningen som skal renses og regenereres. Faktisk beskriver patent US-A-5 753 189 resirkulering av en del av den reduserte katalyseløsning frigjort fra svovel med sikte på å kontrollere svovelkonsentrasjonen i absorpsjons-sonen.

De vandige katalyseløsninger som benyttes er generelt meget dårlige svovelløsemidler. Nærværet av naturlige svovelkorn av meget liten størrelse kan derfor forstyrre forløpet av disse prosesser.

Anordningene omfatter generelt svovelsepareringsutstyr som benytter mekaniske prosesser så som filtrering, dekantering eller sentrifugering. Svovelkorn av meget liten størrelse kan forstyrre denne separering, f.eks. ved å skape hyppig filtertilstopping.

Når gassen som skal avsvovles står under høyt trykk, omfatter prosessen dessuten generelt et trinn med preliminær ekspansjon av katalyseløsningen inneholdende svovelet forut for luftregenerering. Denne ekspansjon fører til avgassing av løsningen, hvilket medfører skummingsproblemer som kan forsterkes ved nærværet av svovelkorn av meget liten størrelse.

På den annen side, når trinnet med regenerering av katalyseløsningen i det minste delvis redusert utføres ved å bringe den i kontakt med luft ved atmosfære-trykk, og svovelet blir oftest gjenvunnet ved flotasjon og/eller dekantering, kan nærværet av svovelkorn av meget liten størrelse redusere effektiviteten av denne gjenvinningen.

Formålet med oppfinnelsen er en ny fremgangsmåte som går ut på å minske antallet svovelkorn av meget liten størrelse i det minste etter absorpsjonstrinnet med sikte på å overvinne særlig de ovennevnte ulemper ved teknikkens stilling. For å oppnå dette resultat, blir i det minste en del av katalyseløsingen som er i det minste delvis redusert og inneholder svovel som grunnstoff benyttet og resirkulert til absorpsjonstrinnet.

Oppfinnelsen angår en forbedret fremgangsmåte beregnet for avsvovling av en gassformig tilførsel inneholdende hydrogensulfid, omfattende minst de føl-gende trinn: a) den gassformige tilførsel bringes i kontakt med en katalytisk løsning omfattende minst ett flerverdig metall chelatert ved hjelp av minst én chelatdanner, under egnete betingelser for oksidering av hydrogensulfidet til svovel som grunnstoff og ledsagende redusering av det flerverdige metall fra et høyere oksidasjonsnivå til et lavere oksidasjonsnivå (absorpsjonstrinn), b) på den ene side gjenvinnes en gassformig effluent som er hovedsakelig frigjort for hydrogensulfid og på den annen side gjenvinnes den katalytiske løsning

som er i det minste delvis redusert og inneholder svovel som grunnstoff.

Fremgangsmåten er karakterisert ved at minst en fraksjon F, av den katalytiske løsning i det minste redusert og inneholdende svovel som grunnstoff i fast form resirkuleres til absorpsjonstrinn a) for derved å minske antallet av svovelkorn av meget liten størrelse.

Selve fraksjonen F, kan ikke tilsvare hele den reduserte katalytiske løsning som kommer fra kontaktsonen. Denne fraksjon F, inneholder svovel hvis korn-størrelse kan velges.

Ifølge en utføringsform blir kornstørrelsen til svovelkornene som er suspendert i den katalytiske løsning som i det minste er redusert etter trinn a) f.eks. bestemt og mengden av den resirkulerte fraksjon F, av løsningen blir justert slik at det opprettholdes en partikkelkornstørrelsesfordeling innenfor et gitt område.

Den resirkulerte mengde av den reduserte katalytiske løsning inneholdende det suspenderte svovel kan også justeres i henhold til mengden av svovel i tilfør-selen. Generelt gjelder at jo større mengden av svovel i tilførselen er, dess lavere blir resirkuleringsforholdet. Fordelaktig kan denne resirkulerte mengde inneholdende svovelet med valgt komstørrelse representere mellom 1 og 95 vektprosent av den reduserte løsning, f.eks. mellom 20 og 90, fortrinnsvis mellom 30 og 85 og helst mellom 50 og 80 vektprosent.

Ifølge et trekk ved fremgangsmåten, separeres det som grunnstoff forekommende, faste svovel fra den ikke-resirkuierte fraksjon F2 av den katalytiske løsning {trinn c)).

Ifølge et annet trekk ved fremgangsmåten:

c) kan den reduserte katalytiske løsning som er tappet for svovel og fortrinnsvis hovedsakelig frigjort for alt svovelet i det minste delvis regenereres, d) minst en del av den regenererte katalytiske løsning resirkuleres til et trinn der den regenererte løsning bringes i kontakt med en gassformig tilførsel bestående av i det minste hydrogensulfid.

Ifølge et annet trekk kan en del av den reduserte katalytiske løsning som er hovedsakelig frigjort for alt svovelet, resirkuleres til kontakttrinnet a).

Ifølge en utføringsform kan svovelet som frembringes under separeringstrinnet c) vaskes med vann for å gjenvinne den katalytiske løsning som opptar det og den katalytiske løsning behandles ved omvendt osmose for å kontrollere vanninnholdet i den katalytiske løsning.

Svovelet som frembringes under separasjonstrinnet c) kan vaskes med vann for å gjenvinne den katalytiske løsning som absorberer det og den katalytiske løsning kan behandles ved hjelp av nanofiltrering for å kontrollere andelen av vann og av ioner med lav molekylvekt i den katalytiske løsning.

ifølge en utføringsform kan separeringstrinnet c) utføres ved filtrering og svovelkornenes kornstørrelsesfordelingsområde velges i henhold til filtreringsinnretningen.

Minst en del av den reduserte katalytiske løsning som er frigjort for mesteparten av det som grunnstoff forekommende svovel og oppnådd etter trinn c) blir f.eks. ekspandert.

Ifølge en utføringsform blir den reduserte katalytiske løsning som er tappet for svovelgrunnstoff, oppnådd etter trinn c), fraksjonert i en fraksjon F4 og en fraksjon F3, og den ikke-ekspanderte fraksjon F4 resirkuleres til absorpsjonstrinn a).

Potensialet til den delvis reduserte katalytiske løsning blir f.eks. målt før fraksjoneringstrinnet og fraksjonene F3 og F4 bestemmes, mengden av nevnte fraksjoner kontrolleres for derved å bibeholde forholdet mellom ferriionene og ferroionene mellom 0,1 og 100, fortrinnsvis mellom 0,5 og 20.

Separeringstrinnet c) blir f.eks. utført ved et trykk i området mellom 0,1 og 20 MPa.

Oppfinnelsen angår også en anordning beregnet for avsvovling av en gassformig tilførsel inneholdende i det minste hydrogensulfid, hvilken anordning omfatter minst ett kammer innrettet til å bringe gasstilførselen i kontakt med en katalytisk løsning inneholdende minst ett flerverdig metall som er chelatert ved hjelp av minst én chelatdanner, under egnete betingelser for oksidering av hydrogensulfidet til svovel som grunnstoff og ledsagende reduksjon av det chelaterte flerverdige metall fra et høyere oksidasjonsnivå til et lavere oksidasjonsnivå, midler beregnet for utstrømning av gassen som er frigjort for mesteparten av svovelet og midler beregnet for utstrømning av en blanding omfattende katalytisk løsning F0 i det minste delvis redusert og inneholdende korn av svovel som grunnstoff.

Anordningen er karakterisert ved at den omfatter minst én anordning for fraksjonering av løsningen F0 i minst to fraksjoner F, og F2, midler for resirkulering av fraksjonen F, til innløpet av kontaktkammeret, midler for kontrollering av svovelkornenes kornstørrelse og midler for kontrollering og/eller regulering av mengden av resirkulert fraksjon Fr

Den kan omfatte en anordning for separering av svovel som grunnstoff i fast form fra den reduserte katalytiske løsning, en sone beregnet for regenerering av den reduserte katalytiske løsning, hvilken regenereringssone omfatter midler beregnet for levering av en gass omfattende oksygen.

Den kan også omfatte minst én ekspansjonsinnretning beliggende etter separeringsanordningen og en flashtrommel.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen anvendes for avsvovling av en naturgass.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gir særlig følgende fordeler:

den begunstiger oppsamling av det "naturlige" svovel som dannes under absorpsjonstrinnet på kornene som finnes i den resirkulerte løsning ved aggre-gasjon eller agglomerasjon, som minsker antallet av finkornete partikler,

den begunstiger drift av svovelfilteranlegget beliggende nedstrøms for absorberingsinnretningen, idet partiklene har en stor størrelse. Ettersom svovel-"kakene" som dannes på filteret er tykkere, reduseres filterrenseoperasjonene eller den installerte filtreringsflate reduseres,

den forbedrer filtreringseffektiviteten. Antallet partikler som kan passere gjennom filtreringsflaten blir sterkt redusert, særlig ved begynnelsen av filtrerings-operasjonen når det dannes et forbelegg på filtreringsflaten,

den forbedrer således den katalytiske løsningens regenerasjonseffektivitet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir f.eks. anvendt for avsvovling av en naturgass, raffineringsgasser så som hydrogenrike gasser som sirkulerer i hydrobehandlingsanlegg, koksovn-gasser,....

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av ikke-begrensende utføringsformer av fremgangsmåten og av den tilhør-ende anordning, med henvisning til de medfølgende figurer, hvor: Fig. 1 skjematisk viser et eksempel på anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og Fig. 2 viser en variant av eksempelet vist i fig. 1, omfattende et ytterligere trinn med vannvasking av svovelet som er opptatt i den katalytiske løsning og behandling av denne katalytiske løsning.

For å illustrere trinnene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, angår den følgende beskrivelse en prosess eller fremgangsmåte som er beregnet for avsvovling av en gass som inneholder i det minste hydrogensulfid, hvor en katalytisk løsning inneholdende minst ett flerverdig metall som er relatert ved hjelp av minst én chelatdanner, f.eks. brukes en chelatert jernoppløsning for å utføre oksidering av hydrogensulfidet til svovel som grunnstoff og ledsagende redusering av det chelaterte flerverdige metall fra et høyere oksidasjonsnivå til et lavere oksidasjonsnivå. En gassformig effluent som er fattig på hydrogensulfid gjenvinnes på den ene side og den katalytiske løsning som er i det minste delvis redusert og inneholder svovel som grunnstoff som et suspendert faststoff, gjenvinnes på den annen side.

Etter oksidasjonsreduksjonstrinnet har svovelet form av partikler eller korn av meget liten størrelse.

Anordningen for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vist i fig.

1 omfatter: et kammer 1 innrettet for å bringe gassen som skal behandles i kontakt med den katalytiske løsning, eller absorberingsinnretningen, hvor oksidasjonsre-duksjonsreaksjonen (1) finner sted. Absorberingsinnretningen er utstyrt med en ledning 2 beregnet for tilførsel av gassen som skal behandles, en ledning 3 beregnet for tilførsel av katalyseløsningen, idet de to strømmer sirkulerer f.eks. sam-strøms i absorberingsinnretningen 1, og en ledning 4 beregnet for utstrømning av en blanding bestående av katalyseløsningen i det minste delvis redusert og inneholdende suspenderte svovelkorn og en gass frigjort for det meste av svovelet. Absorberingsinnretningen er hovedsakelig ved samme trykk som gassen som skal behandles, som generelt er i området mellom 0,1 og 20 MPa.

Ledningen 4 er forbundet med en innretning så som en gass/væske-separeringstrommel 5. Denne trommel omfatter, ved sitt topparti, en ledning 6 som er beregnet for utstrømning av den svovelfrigjorte gassen og, ved sitt bunnparti, en ledning 7 beregnet for utstrømning av katalyseløsningen i det minste delvis redusert og inneholdende suspenderte svovelkorn. Denne trommelen er ved et trykk hovedsakelig lik trykket i absorberingsinnretningen. Løsningen sendes, ved hjelp av en pumpe 8 og gjennom en ledning 9, til en anordning 10 så som et knutepunkt som gjør det mulig å dele i minst to fraksjoner F, og F2.

Fraksjon F, som er i det minste delvis redusert og inneholder svovel som grunnstoff, sendes gjennom en ledning 11 til absorberingsinnretningen og den brukes til å redusere antallet av partikler av meget liten størrelse. Ledningen 11 er utstyrt med en rekke innretninger 12 som muliggjør kontroll og regulering av fraksjonens F, volumstrøm, så som en ventil og/eller en strømningsmåler eller hvilken som helst annen egnet anordning. Innretninger 13 gjør det mulig å bestemme kornstørrelsesfordelingen til svovel som er suspendert i katalyseløsningen som er i det minste delvis redusert, er f.eks. anordnet oppstrøms for knutepunktet 10. Midler 13 kan omfatte ett eller flere granulometere som bruker ultralyder eller en laserteknikk.

Fraksjon F, kan blandes med fraksjon F4 av katalyseløsningen som er frigjort for svovel og med fraksjon F3 av katalyseløsningen som er filtrert og regene-rert som nedenfor omtalt.

Fraksjon F2 sendes til de andre trinn ved prosessen illustrert i fig. 1. Denne fraksjon F2 sendes f.eks. gjennom en ledning 14 til en svovelgrunnstoffsepare-ringsanordning 15, f.eks. et filter egnet for separering ved et trykk nær trykket som hersker i absorberingsinnretningen.

Svovelgrunnstoffet strømmer ut gjennom en ledning 16.

Katalyseløsningen som er i det minste redusert og frigjort for i det minste mesteparten av svovelet sendes, gjennom en ledning 17, til en anordning 18 der det f.eks. separeres i to fraksjoner F3 og F4. Anordningen 18 kan være utstyrt med en innretning 19 for måling av potensialet til katalyseløsningen som er i det minste delvis redusert og frigjort fra mesteparten av svovelet for derved å kontrollere og regulere andelene av fraksjonen F3 og F4, f.eks. ved å påvirke anordningen 21.

Potensialmåleinnretningen gjør det særlig mulig å kontrollere verdien av forholdet mellom ferriioner og ferroioner og å opprettholde dette forhold mellom 0,1 og 100, fortrinnsvis mellom 0,5 og 20.

Fraksjon F4 resirkuleres gjennom en ledning 20 utstyrt med en strømnings-kontroll- og reguleringsanordning 21 så som en strømningskontrollventil og en strømningsmåler ved absorberingsinnretningsinnløpet.

Fraksjon F3 sendes gjennom en ledning 22 til en ekspansjonsinnretning 23 så som en ventil. Ekspansjon bevirker avgassing av gassene som er oppløst i høytrykksløsningen. Blandingen av katalyseløsning i det minste delvis redusert og i det minste ekspandert mates inn i en flashtrommel 24. Gassene som fremkommer under ekspansjon gjenvinnes ved toppen av flashtrommelen gjennom en ledning 25. Alt etter hvilken type gass som behandles, kan gassene bptætetftBcaner, C02, hydrogen eller organiske svovelforbindelser. Den delvis reduserte og avgassete katalyseløsning gjenvinnes ved bunnen av trommelen gjennom en ledning 26.

Den sendes gjennom denne ledningen 26 til en regenereringssone 27.

Regenereringssonen er f.eks. utstyrt med en ledning 28 beregnet for tilfør-sel av et oksidasjonsmiddel så som luft, en ledning 29 beregnet for utstrømning av overskuddsluft som ikke har reagert og en ledning 30 beregnet for utstrømning av den regenererte katalyseløsning. Sistnevnte blir f.eks. pumpet tilbake ved hjelp av en pumpe 31 og resirkulert gjennom ledningen 3 til kontaktkammeret 1.

Separering av svovelet under høyt trykk i samsvar med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det fordelaktig mulig å hindre skummingsproblemer som opptrer under svovelgjenvinning ved lavtrykksprosesser ifølge teknikkens stilling og tilstopping av anordningene som benyttes for utførelse av prosessen.

Separeringstrinnet blir f.eks. utført ved hjelp av et høytrykksfilter som beskrevet i patent US-5 435 911.

Anordningen egnet for svovelseparering omfatter f.eks. filterpatroner som svovelgrunnstoffpartikler avsettes på. Den kan f.eks. omfatte flere filtrerings-registre som arbeider vekselvis. Det avsatte svovel blir så gjenvunnet ved rensing av patronene ved hjelp av en væskeformig (våtspyling) eller gassformig (tørrspy-ling) motstrøm. Under spyleoperasjonen oppfyller ikke angjeldende register funk-sjonen til et filter og løsningen blir fortsatt filtrert på de andre registre. Svovelet gjenvinnes i form av en kake eller en konsentrert løsning.

Filtreringsanordningen velges for drift ved en trykkverdi i området mellom 0,1 og 20 MPa.

Oppfinnelsestanken går spesielt ut på å redusere antallet partikler av meget liten størrelse f.eks. ved absorberingsinnretningens utløp. Sannsynligheten for sammenstøt mellom svovelkornene blir derfor begunstiget ved resirkulering av den ovenfor definerte fraksjon F1 til absorpsjonstrinnet (1).

De følgende trinn blir f.eks. utført:

bestemmelse eller måling av svovelkornenes størrelse ved absorberingsinnretningens utløp,

variering av den resirkulerte fraksjonens F1 volumstrøm for å opprettholde en kornstørrelsesfordeling som velges f.eks. i henhold til mengden av H2S i tilfør-selen, til filteret som benyttes og/eller til den måten som regenereringstrinnet utfø-res på.

Fig. 2 viser skjematisk en variant av den i fig. 1 viste prosess, hvor det produserte svovel etter separering vaskes med vann, hvoretter den fortynnete kataly-seløsning behandles ved omvendt osmose eller nanofiltrering.

Etter separeringstrinnet er det produserte svovel fremdeles opptatt i en stor mengde av delvis redusert katalyseløsning (i størrelsesorden 20 til 50 %).

Gassen som skal behandles er konsentrert i hydrogensulfid, det kan dannes en stor mengde svovel som derfor kan føre til store tap av katalyseløsning. Dessuten inneholder katalyseløsningen ioner av lav molekylvekt på grunn av sidereaksjoner.

For å begrense tap av katalyseløsning med det frembrakte svovel, sendes sistnevnte gjennom en ledning 16 til et vasketrinn bestående f.eks. av et utstyr 41 beregnet for vannvasking av svovelet og separering av det vaskete svovel og av den fortynnete katalyseløsning man får etter vasking, et vanninnløp 42, en ledning 43 beregnet for utstrømning av svovelet som er frigjort for i det minste en del av katalyseløsningen som opptok det og en ledning 44 beregnet for utstrømning av den fortynnete katalyseløsning. Den fortynnete katalyseløsning sendes gjennom ledningen 44 til ledningen 30. Denne fortynnete løsning sendes, sammen med den regenererte løsning, til høytrykkspumpen 33 som rekomprimerer dem til et trykk som er hovedsakelig lik trykket i absorberingsinnretningen. I det minste en del av denne rekomprimerte katalyseløsningen sendes f.eks. til en behandlings-anordning 47 gjennom en ledning 45 som er utstyrt med en ventil 46 som mulig-gjør kontroll av fraksjonen av løsningen som skal behandles. Behandling utføres ved omvendt osmose eller nanofiltrering. Behandlingsanordningen 47 omfatter f.eks. en membran 48 som tillater passasje av bare vannmolekyler (omvendt osmose) eller av vannmolekyler og ioner med lav molekylvekt som skriver seg fra sidereaksjoner (nanofiltrering). Membranen 48 tillater ikke passasje av katalysato-ren (flerverdig metall chelatert ved hjelp av minst én chelatdanner). En del av vannet og eventuelt en del av ionene fra sidereaksjonene strømmer ut gjennom en ledning 49 og den rekonsentrerte katalyseløsning eventuelt frigjort for en del av nevnte ioner sendes tilbake gjennom en ledning 50 til absorpsjonstrinnet.

Et eventuelt delvis omløp 51 utstyrt med en ventil 52 gjør det mulig å sende en fraksjon av den filtrerte katalyseløsning som er i det minste delvis redusert til omvendt osmose- eller nanofiltrerings-behandlingssonen.

Idet drivkraften ved en omvendt osmose- eller nanofiltrerings-separasjon er trykket, blir en pumpe generelt anbrakt foran membranen for å komprimere løs-ningen som skal behandles. Fordelaktig, i samsvar med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, idet katalyseløsningen står under trykk, er det hensiktsløst å tilføye en pumpe, hvorved man sparer energi og investering.

En annen fordel med denne anordningen er at nærværet av et omvendt osmose- eller nanofiltreringstrinn gjør det mulig å eliminere det overskytende vannet som er tilbøyelig til å samle seg i anlegget og således kontrollere katalysator-innholdet i katalyseløsningen. Vannforekomster andre enn de som skyldes vasking av svovelet, så som vanndannelse på grunn av kjemisk reaksjon i absorberingsinnretningen eller kondensatvann, kan således slippes ut ved omvendt osmose eller nanofiltrering.

Anordningen beregnet for svovelvasking og omvendt osmose- eller nanofiltrerings-separasjon kan også brukes i andre prosesser eller med annet utstyr.

Uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen også anvendes i andre prosesser eller med annet utstyr.

Eksempel 1: Prosess ifølge et mønster uten resirkulering

En gass inneholdende metan, 1 volumprosent av C02 og 16 volum-ppm av H2S mates inn i absorberingsinnretningen 1 gjennom ledningen 2 med en volum-strøm i størrelsesorden 1000 Nm<3>/h.

Den bringes i kontakt med en vandig katalytisk løsning inneholdende jern ved en konsentrasjon på 0,25 mol/l og NTA ved en konsentrasjon på 0,5 mol/l, idet løsningens volumstrøm er 800 l/h.

Trykket i kammeret eller absorberingsinnretningen er 8 MPa, temperaturen til gassen og katalyseløsningen er 20°C,

En renset gass inneholdende mindre enn 1 ppm H2S og en delvis redusert katalyseløsning inneholdende svovelgrunnstoff ved en konsentrasjon på ca. 28 mg/l gjenvinnes.

Katalyseløsningen frigjøres fra svovelet ved å passere gjennom et filter

med et filtreringsflateareal på 0,06 m<2>. Filteret renses ved motstrømspassasje av den filtrerte katalyseløsning når trykkfallet i nærheten av filteret når 0,2 MPa, dvs. gjennomsnittlig hver 4. time. Den filtrerte katalyseløsning blir så separert i en fraksjon F4 med en volumstrøm på 720 l/h, direkte resirkulert til absorberingsinnretningen 1, og inn i en fraksjon F3 med en volumstrøm på 80 l/h som etter ekspansjon sendes til flashtrommelen 24, deretter til luftregenereringstrinn 27. Regenere-ringsfraksjonen blir deretter resirkulert til absorberingsinnretningen via pumpen 31. Luft sendes med en volumstrøm på 1,1 Nm7h til regenereringstrinnet.

Mengden av svovelgrunnstoff som frembringes er 22,8 g S/h.

Under slike forhold er Fe^/Fe^-forholdet ved absorberingsinnretningens utløp ca. 12. Svovelet som er suspendert i denne løsning F0 har form av korn hvis gjennomsnittlige størrelse er 10 nm. Kornene består av en samling krystalliter hvis størrelse er i størrelsesorden 0,1 |im.

Eksempel 2: Utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med resirkulering av en fraksjon av katalyseløsningen for å redusere antallet svovelkorn av meget liten størrelse

En gass inneholdende metan, 1 volumprosent C02 og 16 volum-ppm av HZS mates inn i absorberingsinnretningen gjennom ledningen 2 med en volum-strøm i størrelsesorden 1000 Nm7h.

Den bringes i kontakt med en vandig katalyseløsning inneholdende 86 mg/l suspendert svovel i fast form, jern ved en konsentrasjon på 0,25 mol/l og NTA ved en konsentrasjon på 0,5 mol/l, idet løsningens volumstrøm er 800 l/h.

Trykket i absorberingsinnretningen er 8 MPa, mens temperaturen til gassen og katalyseløsningen er 20°C.

En renset gass inneholdende mindre enn 1 ppm H2S og en delvis redusert katalyseløsning F0 inneholdende svovelgrunnstoff ved en konsentrasjon på 114 mg/l gjenvinnes.

Denne katalyseløsning separeres i en fraksjon F1 direkte resirkulert til absorberingsinnretningen 1 ved en volumstrøm på 600 l/h og en fraksjon F2 sendt til et filter ved en volumstrøm på 200 l/h.

Filteret har et filtreringsflateareal på 0,03 m<2>. Filteret renses ved hjelp av motstrømspassasje av filtrert katalyseløsning når trykkfallet i nærheten av filteret når 0,2 MPa, dvs. gjennomsnittlig hver 4. time. Den filtrerte katalyseløsningen blir så separert i en stor fraksjon F4 med en volumstrøm på 120 l/h, direkte resirkulert til absorberingsinnretningen 1, og en liten fraksjon F3 med en volumstrøm på 80 l/h, som etter ekspansjon sendes til flashtrommelen 24, deretter til luftregenere-ringstrinnet 27 før resirkulering til absorberingsinnretningen 1 via pumpen 31. Luftstrømmen som sendes til katalyseløsningens regenereringstrinn er 1,1 Nm7h.

Den totale mengde frembrakt svovel er 22,8 g S/h.

Under slike forhold er Fe<3>7Fe<2+->forholdet ved absorberingsinnretningens utløp ca. 12 i katalyseløsningen F0. Svovelet som er suspendert i denne løsnin-gen er i form av korn hvis gjennomsnittsstørrelse er 16 |xm, bestående av sam-linger av krystalliter hvis størrelse er i størrelsesorden 0,1 (im.

Det fremgår således av dette eksempel at direkte resirkulering før filtrering av en fraksjon av den svovelholdige katalyseløsning tillater, for den samme strøm-ning av behandlet gass, den samme totale volumstrøm av løsning som mates inn i absorberingsinnretningen, den samme filterrensefrekvens og den samme mengde frembrakt svovel, for betydelig øking av størrelsen av svovelkornene og særlig for å redusere den installerte filtreringsflate og følgelig filterkostnaden med en faktor på 2.

Utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ikke begrenset til de eksempler som er gitt i fig. 1 og 2.

Uten å avvike fra oppfinnelsens omfang, kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes for høytrykks- eller lavtrykksgasser, idet prosessmønsteret og filtreringsinnretningen tilpasses tilsvarende.

Kontaktkammeret eller absorberingsinnretningen 1 omfatter f.eks. minst én reaktor/kontaktor valgt fra følgende liste: reaktor med stablet eller tilfeldig pakking, statisk blander, turbulent-stråle-impaktor, hydroejektorer, forstøvere, trådkontakt eller koblesøyle.

I tilfelle av samstrømskontakt mellom gassen og væsken, blir den rensete gassen og den delvis reduserte løsning separert i en separeringstrommel før eller etter svovelgrunnstoffsepareringstrinnet.

I kontaktkammeret kan gassen som skal behandles sirkulere motstrøms eller medstrøms i forhold til katalyseløsningen.

Resirkulering av den reduserte løsningen inneholdende svovelet av valgt kornstørrelse kan utføres ved det samme sted i kontaktsonen eller ved forskjellige steder.

Katalyseløsningen som benyttes kan være:

en vandig løsning, f.eks. en chelatert flerverdig metalløsning, så som en vandig løsning av chelatert jern frembrakt f.eks. fra ferro- eller ferrijern så som jern og ammonium eller kaliumsulfater, nitrater, tiosulfat, klorid, acetat, oksalat, fosfa-ter, løselige salter, så som ferrojern og ammoniumsulfat, ferri-ammoniumoksalat, ferri-kaiiumoksalat.

Chelatdannere blir f.eks. brukt alene eller i blanding, så som organiske for-bindelser som er kjent for sine kompleksing-egenskaper, f.eks. acetylaceton, sit-ronsyre, salisylsyre, sulfosalisylsyre, tiron (katekodisulfonsyre), dimerkapto-2-3-propanol og aminosyrer så som EDTA (etylendiamintetraeddiksyre), HEDTA (hyd-roksy2etylendiamintrieddiksyre), NTA (nitrilotrieddiksyre), DCTA (diamino-1-2-cykloheksantetraeddiksyre), DPTA (dietylentriaminpentaeddiksyre), IDA (imono-dieddiksyre).

en organisk løsning.

Det er mulig å bruke f.eks. en organisk løsning bestående (i) av en løsning valgt fra de følgende produkter: N-metylpyrrolidin, N-formylmorfolin, morfolin, di-metylsulfoksid, sulfolan, dimetylformamid, propylenkarbonat, 1,4-dioksan, 4-hyd-roksy-4-metyl-2-pentanon, propylenglykolmetyleter, 2-butoksyetanol, 4-metyl-2-pentanon, 2,4-pentandion, alene eller i blanding, og (ii) av et chelatert flerverdig metall med formel ML, der L er av R^OCHjCORrform med R, of R2 valgt fra grupper CH3, CSH5, C6H5,CF3, C4H3S, og M er et flerverdig metall som eksisterer i minst to oksidasjonstrinn.

Når en organisk løsning benyttes, opptrer svovelkornene i løsningen først etter at løsningen er mettet med det oppløste svovel.

Uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, blir regenereringstrinnet f.eks. ut-ført ved å bringe den sirkulerende katalyseløsning i kontakt med en gass som inneholder oksygen, under egnete betingelser for dispergering av gassen som meget fine bobler i katalyseløsningen, ved å øke løsningens sirkulasjonshastighet, en hydroejektor kan brukes til dette.

Trinnet med regenerering av katalyseløsningen med et oksideringsmiddel kan også utføres ved å bruke en gass/væske-kontaktor som velges fra den nevnte liste for absorpsjonskammeret.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for avsvovling av en gasstilførsel inneholdende hydrogensulfid, omfattende minst de følgende trinn: a) den gassformige tilførsel bringes i kontakt med en katalytisk løsning omfattende minst ett flerverdig metall chelatert ved hjelp av minst én chelatdanner, under egnete betingelser for oksidering av hydrogensulfidet til svovel som grunnstoff og ledsagende redusering av det flerverdige metall fra et høyere oksidasjonsnivå til et lavere oksidasjonsnivå (absorpsjonstrinn), b) på den ene side gjenvinnes en gassformig effluent som er hovedsakelig frigjort for hydrogensulfid og på den annen side gjenvinnes den katalytiske løsning som er i det minste redusert og inneholder svovel som grunnstoff, karakterisert ved at minst en fraksjon Ft av den katalytiske løsning i det minste delvis redusert og inneholdende svovel som grunnstoff i fast form resirkuleres til absorpsjonstrinn a) for derved å minske antallet av svovelkorn av meget liten størrelse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at komstørrel-sen til svovelkornene som er suspendert i den katalytiske løsning som i det minste er redusert etter trinn a) blir bestemt og mengden av den resirkulerte fraksjon F, av løsningen blir justert slik at det opprettholdes en partikkelkornstørrelsesforde-ling innenfor et gitt område.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at i trinn c) separeres det som grunnstoff forekommende, faste svovel fra den ikke-resirkulerte fraksjon F2 av den katalytiske løsning.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at: a) den reduserte katalytiske løsning som er tappet for svovel og fortrinnsvis hovedsakelig frigjort for alt svovelet i det minste delvis regenereres, b) minst en del av den regenererte katalytiske løsning resirkuleres til et trinn der den regenererte løsning bringes i kontakt med en gassformig tilførsel bestående av i det minste hydrogensulfid.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 3 og 4, karakterisert ved at svovelet som frembringes under separeringstrinnet c) vaskes med vann for å gjenvinne den katalytiske løsning som opptar det og den katalytiske løsning behandles ved omvendt osmose for å kontrollere vanninnholdet i den katalytiske løsning.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at svovelet som frembringes under separasjonstrinnet c) vaskes med vann for å gjenvinne den katalytiske løsning som absorberer det og den katalytiske løsning kan behandles ved hjelp av nanofiltrering for å kontrollere andelen av vann og av ioner med lav molekylvekt i den katalytiske løsning.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at separeringstrinnet c) utføres ved filtrering og svovelkornenes kornstørrelsesfordelingsområde velges i henhold til filtreringsinnretningen.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1,2 og 3, karakterisert ved at minst en del av den reduserte katalytiske løsning som er frigjort for mesteparten av det som grunnstoff forekommende svovel og oppnådd etter trinn c) blir ekspandert.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den reduserte katalytiske løsning som er tappet for svovelgrunnstoff, oppnådd etter trinn c), fraksjonert i en fraksjon F4 og en fraksjon F3, og den ikke-ekspanderte fraksjon F4 resirkuleres til absorpsjonstrinn a).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at den delvis reduserte katalytiske løsning blir målt før fraksjoneirngstrinnet og fraksjonene F3 og F4 bestemmes, mengden av nevnte fraksjoner kontrolleres for derved å bibeholde forholdet mellom ferriionene og ferroionene mellom 0,1 og 100, fortrinnsvis mellom 0,5 og 20.

11. Anordning beregnet for avsvovling av en gassformig tilførsel inneholdende i det minste hydrogensulfid, hvilken anordning omfatter minst ett kammer (1) innrettet til å bringe gasstilførselen i kontakt med en katalytisk løsning inneholdende minst ett flerverdig metall som er chelatert ved hjelp av minst én chelatdanner, under egnete betingelser for oksidering av hydrogensulfidet til svovel som grunnstoff og ledsagende reduksjon av det chelaterte flerverdige metall fra et høyere oksidasjonsnivå til et lavere oksidasjonsnivå, midler beregnet for utstrømning av gassen som er frigjort for mesteparten av svovelet og midler beregnet for utstrøm-ning av en blanding omfattende katalytisk løsning F0 i det minste delvis redusert og inneholdende korn av svovel som grunnstoff, karakterisert ved at den omfatter minst én anordning (10) for fraksjonering av løsningen F0 i minst to fraksjoner F, og F2, midler (11) for resirkulering av fraksjonen F1 til innløpet av kontaktkammeret, midler (19) for kontrollering av svovelkornenes kornstørrelse og midler (12) for kontrollering og/eller regulering av mengden av resirkulert fraksjon F,-

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at den omfatter en anordning (15) for separering av svovel som grunnstoff i fast form fra den reduserte katalytiske løsning, en sone (27) beregnet for regenerering av den reduserte katalytiske løsning, hvilken regenereringssone (27) omfatter midler (28) beregnet for levering av en gass omfattende oksygen.

13. Anordning ifølge et av kravene 11 eller 12, karakterisert ved at den omfatter minst én ekspansjonsinnretning (23) beliggende etter separeringsanordningen (15) og en flashtrommel (24).

14. Anvendelse av fremgangsmåten som angitt i et av kravene 1 til 10 eller av anordningen som angitt i et av kravene 11 til 13 for avsvovling av en naturgass.