JP2003504501A - 流体流からのメルカプタンの除去方法 - Google Patents
流体流からのメルカプタンの除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、メルカプタン含有流体流、殊には炭化水素ガス、例えば天然ガス、重油もしくは重質残油中からの合成ガスまたは石油精製ガスから、あるいは液状炭化水素、例えばLPG(液化石油ガス)からメルカプタンの除去のための方法に関する。本発明により、このような流体流を吸収ゾーンまたは抽出ゾーン中で、少なくとも1種の炭素原子2〜12個を有する脂肪族アルカノールアミンを含む洗浄液と緊密に接触させる。吸収ゾーンまたは抽出ゾーンに、少なくともCO 2およびH2Sが流体流から実質的に完全に除去される量の洗浄液を送入する。引き続いて、十分に洗浄された流体流および負荷された洗浄液をたがいに分離し、かつ流体流および洗浄液を吸収ゾーンから取り出す。CO2およびH2Sの十分に完全な除去の際に、メルカプタンの大部分もガス流から除去され、洗浄液中に特記するほどの割合の炭化水素ガスが溶解されていない。
Description
【0001】
本発明は、メルカプタンを含む流体流から、殊には炭化水素ガス、例えば天然
ガス、重油もしくは重質残油からの合成ガスまたは石油精製ガス、あるいは液状
炭化水素、例えばLPG(液化石油ガス)からメルカプタンの除去のための方法
に関する。
ガス、重油もしくは重質残油からの合成ガスまたは石油精製ガス、あるいは液状
炭化水素、例えばLPG(液化石油ガス)からメルカプタンの除去のための方法
に関する。
【0002】
化学工業における多数のプロセス内で、酸性気体、例えばCO2、H2S、S
O2、CS2、HCN、COSまたはメルカプタンが不純物として含まれる流体
流が発生する。
O2、CS2、HCN、COSまたはメルカプタンが不純物として含まれる流体
流が発生する。
【0003】
ここに述べるLPG流または気体流は、例えば、油田からの炭化水素ガス、化
学プロセスからの合成ガスまたは有機物質、例えば石炭または石油の部分酸化の
際の反応ガスなどであることができる。これらの流体流からの硫黄化合物の除去
は、種々の理由から特に重要である。例えば、天然ガスの硫黄化合物含有量は、
適合する処理手段により、天然ガス源で直ちに低下させなければならず、それと
いうのも、天然ガスは、通常上記の硫黄化合物の他にかなりの量の同伴水も含む
からである。しかし水溶液中でこれらの硫黄化合物は酸として存在しかつ腐食作
用を有する。従って、パイプライン中で天然ガスを輸送するために、硫黄含有不
純物の規定された限界を遵守しなればならない。さらに、多数の硫黄化合物は、
低濃度でも悪臭を有し、なかでも硫化水素(H2S)は著しく有毒である。
学プロセスからの合成ガスまたは有機物質、例えば石炭または石油の部分酸化の
際の反応ガスなどであることができる。これらの流体流からの硫黄化合物の除去
は、種々の理由から特に重要である。例えば、天然ガスの硫黄化合物含有量は、
適合する処理手段により、天然ガス源で直ちに低下させなければならず、それと
いうのも、天然ガスは、通常上記の硫黄化合物の他にかなりの量の同伴水も含む
からである。しかし水溶液中でこれらの硫黄化合物は酸として存在しかつ腐食作
用を有する。従って、パイプライン中で天然ガスを輸送するために、硫黄含有不
純物の規定された限界を遵守しなればならない。さらに、多数の硫黄化合物は、
低濃度でも悪臭を有し、なかでも硫化水素(H2S)は著しく有毒である。
【0004】
炭化水素ガス、例えば天然ガスのCO2含有量も通常大幅に低下させなければ
ならないが、それというのも、CO2の高い濃度はガスの燃焼熱を低下させ、同
時に導管および装置の腐食を起こす場合があるからである。
ならないが、それというのも、CO2の高い濃度はガスの燃焼熱を低下させ、同
時に導管および装置の腐食を起こす場合があるからである。
【0005】
従って、流体流、例えば炭化水素ガスまたはLPGから酸性気体成分を除去す
るための多数の方法がこれまで開発された。最も広まっている方法では、酸性気
体を含む流体混合物を有機溶剤また有機溶剤の水溶液にいわゆるガス洗浄により
接触させる。
るための多数の方法がこれまで開発された。最も広まっている方法では、酸性気
体を含む流体混合物を有機溶剤また有機溶剤の水溶液にいわゆるガス洗浄により
接触させる。
【0006】
気体洗浄方法およびこれに相当してこれらの方法に使用される洗浄溶液に対し
て多数の特許文献が存在する。基本的には、その際、ガス洗浄のための溶剤の異
なる2種の種類に分類できる。
て多数の特許文献が存在する。基本的には、その際、ガス洗浄のための溶剤の異
なる2種の種類に分類できる。
【0007】
一方では、物理的吸収過程に基づくいわゆる物理溶剤が使用され、すなわち、
酸性気体は物理溶剤中に溶解する。代表的な物理溶剤は、シクロテトラメチレン
スルホン(スルホラン)およびこれらの誘導体、脂肪族酸アミド、NMP(N−
メチルピロリドン)、N−アルキル化ピロリドンおよび相当するピペリドン、メ
タノールおよびポリエチレングリコールのジアルキルエーテル類から成る混合物
(セレクソール(R) (Selexol)、ユニオン・カーバイド社(Union Carbide, Da
nbury, Conn. USA))である。
酸性気体は物理溶剤中に溶解する。代表的な物理溶剤は、シクロテトラメチレン
スルホン(スルホラン)およびこれらの誘導体、脂肪族酸アミド、NMP(N−
メチルピロリドン)、N−アルキル化ピロリドンおよび相当するピペリドン、メ
タノールおよびポリエチレングリコールのジアルキルエーテル類から成る混合物
(セレクソール(R) (Selexol)、ユニオン・カーバイド社(Union Carbide, Da
nbury, Conn. USA))である。
【0008】
もう一方では、化学溶剤が使用され、その作用過程は化学反応の過程に基づき
、これにより酸性気体を簡単に除去できる化合物に転換する。例えば、工業規模
で最も度々化学溶剤として使用されるアルカノールアミンから成る水溶液は、酸
性気体の通過により塩を形成し、これを熱により分解するかおよび/または蒸気
を用いてストリピングできる。アルカノールアミン溶液は、加熱またはストリッ
ピングにより再生され、再使用できる。有利には、炭化水素気体流から酸性気体
不純物を除去する際に使用されるアルカノールアミンは、モノエタノールアミン
(MEA)、ジエタノールアミン(DEA)、トリエタノールアミン(TEA)
、ジイソプロピルアミン(DIPA)、ジグリコールアミン(DGA)およびメ
チルジエタノールアミン(MDEA)を含む。
、これにより酸性気体を簡単に除去できる化合物に転換する。例えば、工業規模
で最も度々化学溶剤として使用されるアルカノールアミンから成る水溶液は、酸
性気体の通過により塩を形成し、これを熱により分解するかおよび/または蒸気
を用いてストリピングできる。アルカノールアミン溶液は、加熱またはストリッ
ピングにより再生され、再使用できる。有利には、炭化水素気体流から酸性気体
不純物を除去する際に使用されるアルカノールアミンは、モノエタノールアミン
(MEA)、ジエタノールアミン(DEA)、トリエタノールアミン(TEA)
、ジイソプロピルアミン(DIPA)、ジグリコールアミン(DGA)およびメ
チルジエタノールアミン(MDEA)を含む。
【0009】
第一級および第二級アルカノールアミンは、殊には洗浄されたガスが著しく低
いCO2含有量(例えば10ppmv CO2)を有していなければならない場
合のガス洗浄に適する。しかし、高い初期CO2含有量を有する気体混合物から
H2Sの除去のためには、H2Sに対する溶液の効果がCO2の加速する吸収に
より大幅に低下して不利となると認められる。その外にも、第一級および第二級
アルカノールアミンの溶液の再生の際に、大量の蒸気が必要である。
いCO2含有量(例えば10ppmv CO2)を有していなければならない場
合のガス洗浄に適する。しかし、高い初期CO2含有量を有する気体混合物から
H2Sの除去のためには、H2Sに対する溶液の効果がCO2の加速する吸収に
より大幅に低下して不利となると認められる。その外にも、第一級および第二級
アルカノールアミンの溶液の再生の際に、大量の蒸気が必要である。
【0010】
欧州特許出願公開(EP−A)第0322924号明細書から、例えば、第三
級アルカノールアミン、殊にはMDEAが、H2SおよびCO2を含む気体混合
物からH2Sの選択的除去のために殊に適することが公知である。
級アルカノールアミン、殊にはMDEAが、H2SおよびCO2を含む気体混合
物からH2Sの選択的除去のために殊に適することが公知である。
【0011】
ドイツ特許出願公開(DE−A)第1542415号明細書中には、物理吸収
の効率も化学溶剤の効率もモノアルキルアルカノールアミンまたはモルホリンお
よびこれらの誘導体の添加により上昇できることが提案されている。ドイツ特許
出願公開(DE−A)第1904428号明細書中には、MDEA溶液の吸収特
性の改善のための促進剤としてのモノメチルエタノールアミン(MMEA)の添
加が記載されている。
の効率も化学溶剤の効率もモノアルキルアルカノールアミンまたはモルホリンお
よびこれらの誘導体の添加により上昇できることが提案されている。ドイツ特許
出願公開(DE−A)第1904428号明細書中には、MDEA溶液の吸収特
性の改善のための促進剤としてのモノメチルエタノールアミン(MMEA)の添
加が記載されている。
【0012】
米国特許(US)第4336233号明細書内には、気体流中からCO2およ
びH2Sを除去するためにその時点で最も有効であった洗浄溶液が記載されてい
る。それは、大体においてメチルジエタノールアミン(MDEA)1.5〜4.
5モル/lおよび吸収促進剤としてのピペラジン0.05〜0.8モル/lの水
溶液であった(aMDEA(R)、BASF株式会社、Ludwigshafen)。MDE
Aを用いるCO2およびH2Sの除去は、さらに下記の特許明細書内に出願人に
より記載されている。米国特許(US)第4551158号明細書、米国特許(
US)第4553984号明細書、米国特許(US)第4537753号明細書
、米国特許(US)第4999031号明細書、カナダ特許(CA)第1291
321号明細書およびカナダ特許(CA)第1295810号明細書。メルカプ
タンを含む気体流からメルカプタンの除去は、これらの工業所有権中には述べら
れていない。
びH2Sを除去するためにその時点で最も有効であった洗浄溶液が記載されてい
る。それは、大体においてメチルジエタノールアミン(MDEA)1.5〜4.
5モル/lおよび吸収促進剤としてのピペラジン0.05〜0.8モル/lの水
溶液であった(aMDEA(R)、BASF株式会社、Ludwigshafen)。MDE
Aを用いるCO2およびH2Sの除去は、さらに下記の特許明細書内に出願人に
より記載されている。米国特許(US)第4551158号明細書、米国特許(
US)第4553984号明細書、米国特許(US)第4537753号明細書
、米国特許(US)第4999031号明細書、カナダ特許(CA)第1291
321号明細書およびカナダ特許(CA)第1295810号明細書。メルカプ
タンを含む気体流からメルカプタンの除去は、これらの工業所有権中には述べら
れていない。
【0013】
メルカプタンは、1個の水素原子が塩化水素基Rにより置換されたH2Sの置
換された形である。従って、一般式はRSHで表される。メルカプタンの性質は
、炭化水素鎖の長さに大きく関係する。メルカプタンは、水溶液中では同様に酸
として作用するが、しかし例えばH2Sよりは実質的に弱い。従って炭化水素鎖
の長さが長くなると、メルカプタンは炭化水素として挙動し、これは炭化水素気
体流からその除去を著しく困難にする。すなわち、例えば、MEA溶液およびD
EA溶液を用いるとメチルメルカプタンは約45〜50%だが、しかしエチルメ
ルカプタンは20〜25%のみ、またプロピルメルカプタンは0〜10%のみが
除去されると文献中に報告されている(A.コールおよびR.ニールセン「ガス
精製」(A. Kohl and R. Nielsen:"Gas Purification", 5th. Edition, 1997, 15
5ページ)。「ガスコンディションニングおよび処理」("Gas Conditioning and
Processing", Vol. 4: "Gas Treating and Liquid Sweeting", 4th Ed., J. M.
Campbell & Company, 1998)中、第51ページに、アミン水溶液は、気体流から
メルカプタン除去に全く適しないかまたは著しく制限されると報告されている。
メルカプタンは、一部の天然ガス源、殊には北アメリカ大陸中のものに存在し、
また典型的には大部分の液状または液化石油精製炭化水素製品(LGP)中に含
まれる。しかしまたメルカプタンはその腐食性および不快な臭気性のために炭化
水素気体または炭化水素液体から十分に除去しなければならない。通常、処理し
て精製された炭化水素は、重合反応などに使用されるように、メルカプタン1〜
20ppm以上を含んではならない。
換された形である。従って、一般式はRSHで表される。メルカプタンの性質は
、炭化水素鎖の長さに大きく関係する。メルカプタンは、水溶液中では同様に酸
として作用するが、しかし例えばH2Sよりは実質的に弱い。従って炭化水素鎖
の長さが長くなると、メルカプタンは炭化水素として挙動し、これは炭化水素気
体流からその除去を著しく困難にする。すなわち、例えば、MEA溶液およびD
EA溶液を用いるとメチルメルカプタンは約45〜50%だが、しかしエチルメ
ルカプタンは20〜25%のみ、またプロピルメルカプタンは0〜10%のみが
除去されると文献中に報告されている(A.コールおよびR.ニールセン「ガス
精製」(A. Kohl and R. Nielsen:"Gas Purification", 5th. Edition, 1997, 15
5ページ)。「ガスコンディションニングおよび処理」("Gas Conditioning and
Processing", Vol. 4: "Gas Treating and Liquid Sweeting", 4th Ed., J. M.
Campbell & Company, 1998)中、第51ページに、アミン水溶液は、気体流から
メルカプタン除去に全く適しないかまたは著しく制限されると報告されている。
メルカプタンは、一部の天然ガス源、殊には北アメリカ大陸中のものに存在し、
また典型的には大部分の液状または液化石油精製炭化水素製品(LGP)中に含
まれる。しかしまたメルカプタンはその腐食性および不快な臭気性のために炭化
水素気体または炭化水素液体から十分に除去しなければならない。通常、処理し
て精製された炭化水素は、重合反応などに使用されるように、メルカプタン1〜
20ppm以上を含んではならない。
【0014】
メルカプタン含有流体流からメルカプタン除去のために、文献中には種々の溶
液成分が提案されている。
液成分が提案されている。
【0015】
米国特許(US)第4808765号明細書中には、酸性気体を気体状炭化水
素流から除去するための3工程法が記載されている。第一吸収工程において、選
択性H2S吸収剤としてMDEAおよび選択性COS吸収剤としてDIPAを含
む洗浄水溶液中で、H2Sは十分にそしてCOSは一部分が除去される。第一級
アルカノールアミンのアルカリ性水溶液を洗浄溶液として使用する第二処理工程
において、残留COSの大部分が除去される。最後に第三工程においてメルカプ
タンがアルカリ水溶液(NaOH)を用いて除去される、この方法は、個別の洗
浄溶液を分離して再生しなければならないので、装置的に経費がかかる。また、
アルカリ溶液の残留物を除去するために、炭化水素気体流も引き続いて水を用い
て洗浄しなければならない。
素流から除去するための3工程法が記載されている。第一吸収工程において、選
択性H2S吸収剤としてMDEAおよび選択性COS吸収剤としてDIPAを含
む洗浄水溶液中で、H2Sは十分にそしてCOSは一部分が除去される。第一級
アルカノールアミンのアルカリ性水溶液を洗浄溶液として使用する第二処理工程
において、残留COSの大部分が除去される。最後に第三工程においてメルカプ
タンがアルカリ水溶液(NaOH)を用いて除去される、この方法は、個別の洗
浄溶液を分離して再生しなければならないので、装置的に経費がかかる。また、
アルカリ溶液の残留物を除去するために、炭化水素気体流も引き続いて水を用い
て洗浄しなければならない。
【0016】
米国特許(US)第4462968号明細書中では、従来のアルカノールアミ
ン溶液はH2Sを濃度4ppm以下まで除去できるけれども、然しこの方法はメ
ルカプタンの除去には適しないと示唆されている。従って、米国特許(US)第
4462968号明細書中は、メルカプタン除去のために、過酸化水素または水
−過酸化水素とアンモニアとまたはアミンとの組み合わせから成る洗浄溶液を提
案している。しかしこの方法は、最高で50ppmの硫黄含有量を有する気体流
の場合に一工程法で適用できるだけである。これより高い硫黄含有量の場合には
二段法を行わなくてはならず、その際、最初にH2Sをアルカノールアミン洗浄
液を用いて除去し、次いで第二段でメルカプタン、硫化物および二硫化物を過酸
化水素含有洗浄溶液を用いて除去する。
ン溶液はH2Sを濃度4ppm以下まで除去できるけれども、然しこの方法はメ
ルカプタンの除去には適しないと示唆されている。従って、米国特許(US)第
4462968号明細書中は、メルカプタン除去のために、過酸化水素または水
−過酸化水素とアンモニアとまたはアミンとの組み合わせから成る洗浄溶液を提
案している。しかしこの方法は、最高で50ppmの硫黄含有量を有する気体流
の場合に一工程法で適用できるだけである。これより高い硫黄含有量の場合には
二段法を行わなくてはならず、その際、最初にH2Sをアルカノールアミン洗浄
液を用いて除去し、次いで第二段でメルカプタン、硫化物および二硫化物を過酸
化水素含有洗浄溶液を用いて除去する。
【0017】
米国特許(US)第4484934明細書中では、気体流からメルカプタンお
よびその他の硫黄化合物の除去のための非希釈メトキシエチル−ピロリドンから
成る物理溶剤を記載している。さらに水、アミンおよびメトキシエチル−ピロリ
ドンから成る溶剤を記載している。
よびその他の硫黄化合物の除去のための非希釈メトキシエチル−ピロリドンから
成る物理溶剤を記載している。さらに水、アミンおよびメトキシエチル−ピロリ
ドンから成る溶剤を記載している。
【0018】
最後に、国際特許出願公開WO95/13128号中には、洗浄溶液がポリア
ルキレングリコール−アルキルエーテル、例えばメトキシトリグリコール、第二
級モノアルカノールアミンおよび場合によりその他のアミン、例えばMDEAお
おびDEAを含む、気体流からメルカプタンを吸収するための方法および溶剤が
記載されている。
ルキレングリコール−アルキルエーテル、例えばメトキシトリグリコール、第二
級モノアルカノールアミンおよび場合によりその他のアミン、例えばMDEAお
おびDEAを含む、気体流からメルカプタンを吸収するための方法および溶剤が
記載されている。
【0019】
しかし、気体流からメルカプタンの除去のための物理溶剤、例えばメトキシト
リグリコールの使用には、欠点が付随する。物理溶剤は、典型的には過剰状態で
操作され、従ってメルカプタンだけでなく、大量の有価製品、天然ガスの場合に
は炭化水素ガスも溶剤中に吸収される。圧力を高くすると増加する炭化水素の吸
収は、特に高圧で操作する天然ガス洗浄の場合に不利である。吸収された有価物
は、次いでフレアガスとして燃焼されて損失となるかまたは吸収剤−供給物に還
流され、これは必要な再圧縮のためおよび内部流の増加のために装置の巨大化お
よび高い運転コストをもたらす。
リグリコールの使用には、欠点が付随する。物理溶剤は、典型的には過剰状態で
操作され、従ってメルカプタンだけでなく、大量の有価製品、天然ガスの場合に
は炭化水素ガスも溶剤中に吸収される。圧力を高くすると増加する炭化水素の吸
収は、特に高圧で操作する天然ガス洗浄の場合に不利である。吸収された有価物
は、次いでフレアガスとして燃焼されて損失となるかまたは吸収剤−供給物に還
流され、これは必要な再圧縮のためおよび内部流の増加のために装置の巨大化お
よび高い運転コストをもたらす。
【0020】
従って、本発明は、気体状または液体状炭化水素流から酸性気体成分の除去の
ための方法であって、これが他の酸性気体成分の他にメルカプタンも確かに除去
し、かつその際簡単でコスト的に有利に実現される方法を提供するという技術的
問題に基づく。
ための方法であって、これが他の酸性気体成分の他にメルカプタンも確かに除去
し、かつその際簡単でコスト的に有利に実現される方法を提供するという技術的
問題に基づく。
【0021】
この課題は、本明細書の請求項1記載の方法により解決される。本発明による
と、メルカプタンおよびその他の酸性気体、殊にはCO2および/またはH2S
を含む流体流からメルカプタンの除去のための方法を提供し、これによると流体
流を吸収ゾーンならびに抽出ゾーン中において、炭素原子1〜12個を有する少
なくとも1種の脂肪族アルカノールアミンを含む洗浄液を密接に接触させ、その
際、少なくともCO2およびH2Sが実質的に完全に流体流から除去される量の
洗浄液を吸収ゾーンならびに抽出ゾーンに流入させる。吸収ゾーンにおける流体
流と洗浄液との密接な接触は、メルカプタンおよびその他の酸性気体が洗浄液に
より取り込まれるように行う。引き続いて、十分に洗浄された流体流および負荷
された洗浄液をたがいに分離しかつ吸収ゾーンならびに抽出ゾーンから取り出す
。メルカプタンおよびその他の酸性気体成分を負荷され、かつ吸収ゾーンから取
り出された洗浄液は、通常引き続いて再生される。次いで、再生された洗浄液は
、吸収ゾーンの循環系内に再び導入できる。
と、メルカプタンおよびその他の酸性気体、殊にはCO2および/またはH2S
を含む流体流からメルカプタンの除去のための方法を提供し、これによると流体
流を吸収ゾーンならびに抽出ゾーン中において、炭素原子1〜12個を有する少
なくとも1種の脂肪族アルカノールアミンを含む洗浄液を密接に接触させ、その
際、少なくともCO2およびH2Sが実質的に完全に流体流から除去される量の
洗浄液を吸収ゾーンならびに抽出ゾーンに流入させる。吸収ゾーンにおける流体
流と洗浄液との密接な接触は、メルカプタンおよびその他の酸性気体が洗浄液に
より取り込まれるように行う。引き続いて、十分に洗浄された流体流および負荷
された洗浄液をたがいに分離しかつ吸収ゾーンならびに抽出ゾーンから取り出す
。メルカプタンおよびその他の酸性気体成分を負荷され、かつ吸収ゾーンから取
り出された洗浄液は、通常引き続いて再生される。次いで、再生された洗浄液は
、吸収ゾーンの循環系内に再び導入できる。
【0022】
流体流は、本発明による方法においては気体状または液体状炭化水素流である
ことができる。天然ガスは気体流の典型的な例であり、一方LPGは液体流の例
である。
ことができる。天然ガスは気体流の典型的な例であり、一方LPGは液体流の例
である。
【0023】
本発明による方法において、洗浄液は、有利には水溶液であり、かつ殊に有利
には脂肪族アルカノールアミン10〜70質量%を含む。脂肪族アルカノールア
ミンに関連して記載する本発明の場合には、これは種々のアルカノールアミンの
混合物も意味することができ、その際、以上に記載した割合は、アルカノールア
ミンの全含有量を対象とする。
には脂肪族アルカノールアミン10〜70質量%を含む。脂肪族アルカノールア
ミンに関連して記載する本発明の場合には、これは種々のアルカノールアミンの
混合物も意味することができ、その際、以上に記載した割合は、アルカノールア
ミンの全含有量を対象とする。
【0024】
本発明による方法は、流体流からメルカプタンの除去のための公知の方法に対
して、使用される洗浄液がメルカプタンに対する物理溶剤を少量、有利には最大
5%含むだけであるということを特徴とする。殊に有利には、洗浄液はメルカプ
タンに対する慣用の物理溶剤を含まない。メルカプタンおよびその他の酸性気体
は水およびアルカノールアミン中にも一定の溶解度を有するけれども、これらは
本来の意味での物理溶剤とは見なされない。さらに、用語「物理溶剤」とは、本
発明に関連しては、殊には気体洗浄の場合に典型的に使用される物理溶剤、例え
ばシクロテトラメチレンスルホン(スルホラン)、脂肪族酸アミド、NMP、N
−アルキル化ピロリドン、メタノールまたはポリエチレングリコールのアルキル
エーテルまたはジアルキルエーテルを考えるべきである。このような溶剤は、本
発明による洗浄液の場合に有利には使用されないが、それというのも本発明によ
り提案する過剰操作方法では有価製品の炭化水素ガスの高い損失に結びつくから
である。
して、使用される洗浄液がメルカプタンに対する物理溶剤を少量、有利には最大
5%含むだけであるということを特徴とする。殊に有利には、洗浄液はメルカプ
タンに対する慣用の物理溶剤を含まない。メルカプタンおよびその他の酸性気体
は水およびアルカノールアミン中にも一定の溶解度を有するけれども、これらは
本来の意味での物理溶剤とは見なされない。さらに、用語「物理溶剤」とは、本
発明に関連しては、殊には気体洗浄の場合に典型的に使用される物理溶剤、例え
ばシクロテトラメチレンスルホン(スルホラン)、脂肪族酸アミド、NMP、N
−アルキル化ピロリドン、メタノールまたはポリエチレングリコールのアルキル
エーテルまたはジアルキルエーテルを考えるべきである。このような溶剤は、本
発明による洗浄液の場合に有利には使用されないが、それというのも本発明によ
り提案する過剰操作方法では有価製品の炭化水素ガスの高い損失に結びつくから
である。
【0025】
アルカノールアミン水溶液は、これまでH2SおよびCO2の除去のためにの
み使用された。意外にも、本発明による方法によると、これらの自体公知の洗浄
液を用いてメルカプタンも流体流から除去することが可能である。供給ガス中に
存在する限りにおいてCO2および同様に供給ガスが存在する限りにおいてH2 Sを実質的に完全に流体流から除去されるように吸収カラムを設計することで十
分であるという本発明の基礎となる観察は専門家にとって殊に意外である。この
ために必要な洗浄液の量は、これにより同時に流体流からメルカプタンの十分な
除去をもたらす。例えば、天然ガスの場合に、本発明による方法を用いて、メル
カプタン含有量の75%〜95%の低下が得られ、これはいわゆるアミン洗浄の
文献中、すなわち洗浄液としてアミン水溶液を用いる洗浄では困難ないし全く不
可能と見なされていたことである。
み使用された。意外にも、本発明による方法によると、これらの自体公知の洗浄
液を用いてメルカプタンも流体流から除去することが可能である。供給ガス中に
存在する限りにおいてCO2および同様に供給ガスが存在する限りにおいてH2 Sを実質的に完全に流体流から除去されるように吸収カラムを設計することで十
分であるという本発明の基礎となる観察は専門家にとって殊に意外である。この
ために必要な洗浄液の量は、これにより同時に流体流からメルカプタンの十分な
除去をもたらす。例えば、天然ガスの場合に、本発明による方法を用いて、メル
カプタン含有量の75%〜95%の低下が得られ、これはいわゆるアミン洗浄の
文献中、すなわち洗浄液としてアミン水溶液を用いる洗浄では困難ないし全く不
可能と見なされていたことである。
【0026】
炭化水素含有流体流からCO2およびH2Sの除去は、専門家には日常的なこ
とである。規定された装置パラメーターおよび精製ガスまたはLPGに所望の仕
様から出発して、所定の洗浄液に対する運転パラメーターを算出できる商業的な
プログラムが既に存在する(ここで例えばブライアン・リサーチ・アンド・エン
ジニアリング(Brian Research and Engineering)のプログラムTSWEETが挙
げられる)。本発明により、CO2およH2Sを与えられた流体流から、例えば
CO2を多くても500ppm、有利には50ppmまで、ならびにH2Sを多
くても10ppm、有利には4ppmに低下させるように運転パラメーターを設
計することを提案する。これから算出できる所要洗浄液量を用いると、本発明に
より流体流中のメルカプタンの大部分が除去される。
とである。規定された装置パラメーターおよび精製ガスまたはLPGに所望の仕
様から出発して、所定の洗浄液に対する運転パラメーターを算出できる商業的な
プログラムが既に存在する(ここで例えばブライアン・リサーチ・アンド・エン
ジニアリング(Brian Research and Engineering)のプログラムTSWEETが挙
げられる)。本発明により、CO2およH2Sを与えられた流体流から、例えば
CO2を多くても500ppm、有利には50ppmまで、ならびにH2Sを多
くても10ppm、有利には4ppmに低下させるように運転パラメーターを設
計することを提案する。これから算出できる所要洗浄液量を用いると、本発明に
より流体流中のメルカプタンの大部分が除去される。
【0027】
本発明による方法を用いてメルカプタンを流体流から十分に除去でき、一方同
時に比較的少量の気体状,ならびにLPGの場合には液体状の炭化水素が洗浄液
中に溶けるだけである。このように有価物はほとんど損失とならず、従って従来
のメルカプタン除去に使用された物理溶剤の欠点が避けられる。典型的には、吸
収領域から取り出される洗浄液は、炭化水素1質量%以下、有利には炭化水素0
.3質量%以下、殊に有利には炭化水素0.1質量%以下を含む。
時に比較的少量の気体状,ならびにLPGの場合には液体状の炭化水素が洗浄液
中に溶けるだけである。このように有価物はほとんど損失とならず、従って従来
のメルカプタン除去に使用された物理溶剤の欠点が避けられる。典型的には、吸
収領域から取り出される洗浄液は、炭化水素1質量%以下、有利には炭化水素0
.3質量%以下、殊に有利には炭化水素0.1質量%以下を含む。
【0028】
発明者は、効率的、すなわち十分なメルカプタン(すなわち実質的にはメチル
メルカプタン、エチルメルカプタンおよびプロピルメルカプタン)除去のために
、すべての酸性気体成分(例えば天然ガスの場合には主としてCO2、H2S、
COS)が除去されなければならないことを認めることができた。メルカプタン
を十分に除去し、一方では例えばCO2およびH2Sを不完全にしか除去せずま
たパーセント程度で処理ガス中にまだ存在するようにすることはできない。個別
の成分の吸収は、大まかにいえば酸強度の順序、すなわち実質的にH2S、CO 2 、COS、メルカプタンの順序に従う。メルカプタンは非常に弱い酸として、
ある意味では最後の成分として洗浄液により吸収されるので、従って本発明によ
ると、H2S、CO2およびCOSの他にさらにメルカプタンを吸収できるため
に過剰の吸収液の使用が提案される。本発明者は、少な過ぎる溶剤の場合に、よ
り強い酸によりメルカプタンが排除され、その結果、少量のメルカプタンのみが
吸収されたということを認めた。本発明により天然ガスの洗浄などに選定したよ
うな典型的な値は、しばしば、10〜50L(洗浄液)/立方メートル(s.t
.p)(ガス流中の酸性気体)の範囲内に入る(m3s.t.p=0℃および1
01.325kPa(1.01325バール絶対)におけるm3)。しかし、本
発明により提案する洗浄液中の酸性気体成分の吸収は正確に化学量論的には行わ
れないので、過剰量の正確な定義は記載できない。殊に、洗浄液の最適比率は、
平衡状態にある供給ガスならびに供給LPG中の酸性気体比率により定まり、こ
れらはそれぞれの操作パラメーター、ガス洗浄の場合には殊には供給ガス温度お
よび供給ガス圧力、供給ガス組成、(再生した)洗浄液の温度、洗浄液の残留負
荷量、吸収塔底温度、カラムの分離効率(充填高さならびにトレイの数)等に関
係する(その際、通常は吸収塔底温度は自由パラメーターではなく、吸収熱によ
り規定される)。上記の基本的な考察から出発して、専門家は洗浄液の必要な過
剰量を、それぞれの操作条件を例えば上記のプログラムTSWEETを用いて算
出し、かつ算出した値から出発していくらかの実用試験を行って操作条件を最適
化できる。
メルカプタン、エチルメルカプタンおよびプロピルメルカプタン)除去のために
、すべての酸性気体成分(例えば天然ガスの場合には主としてCO2、H2S、
COS)が除去されなければならないことを認めることができた。メルカプタン
を十分に除去し、一方では例えばCO2およびH2Sを不完全にしか除去せずま
たパーセント程度で処理ガス中にまだ存在するようにすることはできない。個別
の成分の吸収は、大まかにいえば酸強度の順序、すなわち実質的にH2S、CO 2 、COS、メルカプタンの順序に従う。メルカプタンは非常に弱い酸として、
ある意味では最後の成分として洗浄液により吸収されるので、従って本発明によ
ると、H2S、CO2およびCOSの他にさらにメルカプタンを吸収できるため
に過剰の吸収液の使用が提案される。本発明者は、少な過ぎる溶剤の場合に、よ
り強い酸によりメルカプタンが排除され、その結果、少量のメルカプタンのみが
吸収されたということを認めた。本発明により天然ガスの洗浄などに選定したよ
うな典型的な値は、しばしば、10〜50L(洗浄液)/立方メートル(s.t
.p)(ガス流中の酸性気体)の範囲内に入る(m3s.t.p=0℃および1
01.325kPa(1.01325バール絶対)におけるm3)。しかし、本
発明により提案する洗浄液中の酸性気体成分の吸収は正確に化学量論的には行わ
れないので、過剰量の正確な定義は記載できない。殊に、洗浄液の最適比率は、
平衡状態にある供給ガスならびに供給LPG中の酸性気体比率により定まり、こ
れらはそれぞれの操作パラメーター、ガス洗浄の場合には殊には供給ガス温度お
よび供給ガス圧力、供給ガス組成、(再生した)洗浄液の温度、洗浄液の残留負
荷量、吸収塔底温度、カラムの分離効率(充填高さならびにトレイの数)等に関
係する(その際、通常は吸収塔底温度は自由パラメーターではなく、吸収熱によ
り規定される)。上記の基本的な考察から出発して、専門家は洗浄液の必要な過
剰量を、それぞれの操作条件を例えば上記のプログラムTSWEETを用いて算
出し、かつ算出した値から出発していくらかの実用試験を行って操作条件を最適
化できる。
【0029】
アミン洗浄を用いるメルカプタン除去のための商業的なプログラムは存在しな
いけれども、それはこれまでアミン洗浄はこの目的に対して不適当とみなされて
いたからである。しかし、本発明により提案される方法を用いて、メルカプタン
除去は、従来のアミン洗浄を用いて除去できる酸性気体CO2およびH2Sの除
去に還元できる。例えば、プログラムTSWEETを用いて、CO2およびH2 Sの95%除去が得られる洗浄液量を算出できる。この理論的に得られた溶剤量
を、次いで本発明により5〜30%、有利には10〜20%増加させる。この過
剰量を用いて、流体流中に含まれるメルカプタンの大部分も除去できる。
いけれども、それはこれまでアミン洗浄はこの目的に対して不適当とみなされて
いたからである。しかし、本発明により提案される方法を用いて、メルカプタン
除去は、従来のアミン洗浄を用いて除去できる酸性気体CO2およびH2Sの除
去に還元できる。例えば、プログラムTSWEETを用いて、CO2およびH2 Sの95%除去が得られる洗浄液量を算出できる。この理論的に得られた溶剤量
を、次いで本発明により5〜30%、有利には10〜20%増加させる。この過
剰量を用いて、流体流中に含まれるメルカプタンの大部分も除去できる。
【0030】
有利には、脂肪族アルカノールアミンとして第三級アルカノールアミン、例え
ばトリエタノールアミン(TEA)またはメチルジエタノールアミン(MDEA
)が使用され、その際、MDEAの使用が殊に有利である。
ばトリエタノールアミン(TEA)またはメチルジエタノールアミン(MDEA
)が使用され、その際、MDEAの使用が殊に有利である。
【0031】
有利には、洗浄液は、なかでも活性化剤として第一級または第二級アミン、殊
には第一級または第二級アルカノールアミンまたは場合によりOおよびNから選
ばれた別のヘテロ原子を有する飽和5員または6員N−複素環0〜20質量%を
含む。有利には活性化剤は、モノエタノールアミン、モノメチルエタノールアミ
ン、ジエタノールアミン、ピペラジン、メチルピペラジンおよびモルホリンから
成る群から選ばれる。有利な活性化剤として、本発明による方法中でピペラジン
を濃度0.5〜15質量%、殊に有利には3〜8質量%で使用する。
には第一級または第二級アルカノールアミンまたは場合によりOおよびNから選
ばれた別のヘテロ原子を有する飽和5員または6員N−複素環0〜20質量%を
含む。有利には活性化剤は、モノエタノールアミン、モノメチルエタノールアミ
ン、ジエタノールアミン、ピペラジン、メチルピペラジンおよびモルホリンから
成る群から選ばれる。有利な活性化剤として、本発明による方法中でピペラジン
を濃度0.5〜15質量%、殊に有利には3〜8質量%で使用する。
【0032】
本発明による方法は、慣用的にガス洗浄またはLPG洗浄に使用される洗浄装
置内で実施できる。流体流と洗浄液との緊密な接触を保証する好適な洗浄装置は
、例えばランダム充填(Fuellkoerper)カラム、規則充填(Packung)カラムおよび
棚段カラム、軸流洗浄装置、ジェット洗浄装置、ベンチュリ洗浄装置および回転
噴霧洗浄装置、有利には規則充填カラム、ランダム充填カラムおよび棚段カラム
である。
置内で実施できる。流体流と洗浄液との緊密な接触を保証する好適な洗浄装置は
、例えばランダム充填(Fuellkoerper)カラム、規則充填(Packung)カラムおよび
棚段カラム、軸流洗浄装置、ジェット洗浄装置、ベンチュリ洗浄装置および回転
噴霧洗浄装置、有利には規則充填カラム、ランダム充填カラムおよび棚段カラム
である。
【0033】
吸収カラム内には、洗浄液は典型的には塔頂で40〜70℃および塔底で50
〜100℃の温度を有する。カラム内の全圧は、一般に1〜120バール、有利
には10〜100バールである。
〜100℃の温度を有する。カラム内の全圧は、一般に1〜120バール、有利
には10〜100バールである。
【0034】
本発明による方法は、1工程または複数の連続した部分工程で実施できる。後
者の場合に、酸性気体成分を含む流体流は、それぞれの部分工程で洗浄液のそれ
ぞれの部分流と密接に接触される。例えば、吸収ゾーンの種々の位置で、吸収剤
の部分流を送入でき、その際、吸収カラムを使用する場合などでは、塔底から塔
頂までの連続した部分工程中に導入する洗浄液の温度を通常は低くする。
者の場合に、酸性気体成分を含む流体流は、それぞれの部分工程で洗浄液のそれ
ぞれの部分流と密接に接触される。例えば、吸収ゾーンの種々の位置で、吸収剤
の部分流を送入でき、その際、吸収カラムを使用する場合などでは、塔底から塔
頂までの連続した部分工程中に導入する洗浄液の温度を通常は低くする。
【0035】
酸性気体成分を負荷された洗浄液を再生し、次いで低下した負荷量で吸収ゾー
ン内に返還することができる。典型的には、再生の際に吸収ゾーンでの高い圧力
から低い圧力の負荷した洗浄液の減圧が起きる。減圧は、例えば絞り弁で行うこ
とができる。追加または代替として、洗浄液を減圧タービンに導入して発電機を
駆動して発電することも可能である。このようにして洗浄液から減圧の際に取り
出されたエネルギーは、例えば洗浄液の循環系内の液体ポンプの駆動のために使
用できる。
ン内に返還することができる。典型的には、再生の際に吸収ゾーンでの高い圧力
から低い圧力の負荷した洗浄液の減圧が起きる。減圧は、例えば絞り弁で行うこ
とができる。追加または代替として、洗浄液を減圧タービンに導入して発電機を
駆動して発電することも可能である。このようにして洗浄液から減圧の際に取り
出されたエネルギーは、例えば洗浄液の循環系内の液体ポンプの駆動のために使
用できる。
【0036】
酸性気体成分の遊離は、洗浄液の再生の際に例えば減圧カラム、例えば直立ま
たは水平に設置されたフラッシュ容器内または内部装置を備えた向流カラム内で
行うことができる。複数の減圧カラムを連続して設置することも可能であり、そ
の中では異なる圧力で再生される。例えば、洗浄液を最初に前減圧カラム内で高
い圧力、例えば再生ゾーン内の酸性気体成分の分圧より約1.5バール高くして
再生し、次いで主減圧カラム内でこれより低い圧力例えば1〜2バール(絶対)
で再生することができる。多段減圧法の場合に、第一減圧カラム内では、有利に
は不活性ガス、例えば吸収された炭化水素、また後続の減圧カラム内では酸性気
体成分が遊離される。
たは水平に設置されたフラッシュ容器内または内部装置を備えた向流カラム内で
行うことができる。複数の減圧カラムを連続して設置することも可能であり、そ
の中では異なる圧力で再生される。例えば、洗浄液を最初に前減圧カラム内で高
い圧力、例えば再生ゾーン内の酸性気体成分の分圧より約1.5バール高くして
再生し、次いで主減圧カラム内でこれより低い圧力例えば1〜2バール(絶対)
で再生することができる。多段減圧法の場合に、第一減圧カラム内では、有利に
は不活性ガス、例えば吸収された炭化水素、また後続の減圧カラム内では酸性気
体成分が遊離される。
【0037】
有利には同様に前置されるストリッピングを用いて、再生の際にさらに酸性気
体を洗浄液から除去できる。このために洗浄液およびストリッピング媒体、有利
にはここでは水蒸気が有利な高温ガスとを、向流でランダム充填物、規則充填物
またはトレイを設置した脱着カラムを通って通過させる。有利には、ストリッピ
ングの圧力は1〜3バール(絶対)、温度90〜130℃である。
体を洗浄液から除去できる。このために洗浄液およびストリッピング媒体、有利
にはここでは水蒸気が有利な高温ガスとを、向流でランダム充填物、規則充填物
またはトレイを設置した脱着カラムを通って通過させる。有利には、ストリッピ
ングの圧力は1〜3バール(絶対)、温度90〜130℃である。
【0038】
酸性気体成分の洗浄液への負荷がそれぞれの部分工程ごとに低下する複数の連
続した部分工程内の洗浄液の再生は、例えば米国特許(US)第4336233
号明細書中に記載されている。これによると、純粋のストリッピングを行わない
減圧循環を用いる粗洗浄を行い、その際負荷された洗浄液は減圧タービンを介し
て減圧され、また前減圧カラムおよび主減圧カラム内で段階的に再生される。こ
の別方法は、なかでも洗浄すべき酸性気体が高い分圧を有する場合および洗浄ガ
スの純度に低い要求のみがなされている場合に利用される。
続した部分工程内の洗浄液の再生は、例えば米国特許(US)第4336233
号明細書中に記載されている。これによると、純粋のストリッピングを行わない
減圧循環を用いる粗洗浄を行い、その際負荷された洗浄液は減圧タービンを介し
て減圧され、また前減圧カラムおよび主減圧カラム内で段階的に再生される。こ
の別方法は、なかでも洗浄すべき酸性気体が高い分圧を有する場合および洗浄ガ
スの純度に低い要求のみがなされている場合に利用される。
【0039】
本発明の方法の別の有利な態様では、洗浄工程ならびに吸収工程の連続した部
分工程において使用される洗浄液の部分流が再生工程の連続した部分工程により
得られそして酸性気体成分の低下する負荷を有する。その際有利には、殊には酸
性成分を含む供給気体またはLPGを引き続いて減圧カラム内の部分再生の後か
つストリピングの前の洗浄液の第一部分流と、およびストリッピングの後に得ら
れる洗浄液の第二部分流と密接に接触させる方法である。
分工程において使用される洗浄液の部分流が再生工程の連続した部分工程により
得られそして酸性気体成分の低下する負荷を有する。その際有利には、殊には酸
性成分を含む供給気体またはLPGを引き続いて減圧カラム内の部分再生の後か
つストリピングの前の洗浄液の第一部分流と、およびストリッピングの後に得ら
れる洗浄液の第二部分流と密接に接触させる方法である。
【0040】
例えば、米国特許(US)第4336233号明細書中に記載されてように、
粗洗浄および高度洗浄の二段の部分工程としての吸収工程、および再生工程は、
工程毎に減圧タービン、前減圧カラムおよび主減圧カラム内の減圧により、なら
びに引き続いてのストリッピングにより行うことができる。この場合に、粗洗浄
のための洗浄液の部分流は主減圧カラムに、また高度洗浄のための部分流はスト
リッピングに由来する。
粗洗浄および高度洗浄の二段の部分工程としての吸収工程、および再生工程は、
工程毎に減圧タービン、前減圧カラムおよび主減圧カラム内の減圧により、なら
びに引き続いてのストリッピングにより行うことができる。この場合に、粗洗浄
のための洗浄液の部分流は主減圧カラムに、また高度洗浄のための部分流はスト
リッピングに由来する。
【0041】
再生された吸収剤は、通常吸収ゾーン中の送入部分から吸収ゾーン内に熱交換
器を介して導かれて洗浄工程に必要な温度に上げられる。例えば、ストリッピン
グカラムを出る再生された洗浄液は熱を除去でき、またまだ酸性気体を含む洗浄
液をストリッピングカラムの入口前に導く。
器を介して導かれて洗浄工程に必要な温度に上げられる。例えば、ストリッピン
グカラムを出る再生された洗浄液は熱を除去でき、またまだ酸性気体を含む洗浄
液をストリッピングカラムの入口前に導く。
【0042】
本発明による方法は、典型的には洗浄液を用いる装置構成のガス洗浄および引
き続いての再生を用いて実施でき、例えば米国特許(US)第4336233号
明細書中には一工程および二工程洗浄法および殊に詳細には欧州特許出願公開(
EP−A)第0322924号明細書中に減圧工程およびストリッピング工程を
有する一段洗浄法が記載されている。この両方の文献を明示して引用する。
き続いての再生を用いて実施でき、例えば米国特許(US)第4336233号
明細書中には一工程および二工程洗浄法および殊に詳細には欧州特許出願公開(
EP−A)第0322924号明細書中に減圧工程およびストリッピング工程を
有する一段洗浄法が記載されている。この両方の文献を明示して引用する。
【0043】
本発明により、これまで気体流からのCO2およびH2Sの除去にのみ使用さ
れていた自体公知の活性化メチルジエタノールアミン水溶液を、メルカプタン含
有流体流からのメルカプタンの除去のために使用することを特に提案する。本発
明の対象は、これによると、メルカプタン含有流体流、殊には炭化水素ガス、例
えば天然ガスまたはLPGからのメルカプタンの除去のための活性化MDEA水
溶液の使用にも関する。このような洗浄液は、高濃度溶液ならびに商標aMDE
A(R)(製造者:BASF株式会社、Ludwigshafen、ドイツ国)としてピペラ
ジンを活性化剤として販売されている。使用者は、高濃度溶液がほぼ下記の組成
となるまで薄める:メチルジエタノールアミン10〜70質量%、ピペラジン0
.5〜15質量%および水30〜60質量%。
れていた自体公知の活性化メチルジエタノールアミン水溶液を、メルカプタン含
有流体流からのメルカプタンの除去のために使用することを特に提案する。本発
明の対象は、これによると、メルカプタン含有流体流、殊には炭化水素ガス、例
えば天然ガスまたはLPGからのメルカプタンの除去のための活性化MDEA水
溶液の使用にも関する。このような洗浄液は、高濃度溶液ならびに商標aMDE
A(R)(製造者:BASF株式会社、Ludwigshafen、ドイツ国)としてピペラ
ジンを活性化剤として販売されている。使用者は、高濃度溶液がほぼ下記の組成
となるまで薄める:メチルジエタノールアミン10〜70質量%、ピペラジン0
.5〜15質量%および水30〜60質量%。
【0044】
本発明による方法は、以下に添付の図面を参照して詳細に説明する。図面内の
図は、一工程洗浄法における本発明による方法の実施例を示し、これに減圧カラ
ムおよびストリッピングカラムを用いる洗浄液の再生が続く。
図は、一工程洗浄法における本発明による方法の実施例を示し、これに減圧カラ
ムおよびストリッピングカラムを用いる洗浄液の再生が続く。
【0045】
図を参照すると、本発明による方法の実施のための有利な構成、例えばメルカ
プタンおよびその他の酸性気体を含む天然ガス中からメルカプタンを除去するた
めに使用される方法が認められる。
プタンおよびその他の酸性気体を含む天然ガス中からメルカプタンを除去するた
めに使用される方法が認められる。
【0046】
例えば天然ガスを有価製品として得ることができ、またさらに酸性気体例えば
H2S、CO2およびメルカプタンを含む流体混合物を、送入口10を介して吸
収カラム11内に導く。吸収カラム内への入口の前に、例えば粗ガスから液滴を
除去するための(図示していない)分離装置を設置することができる。吸収カラ
ム11は、吸収ゾーン12を有し、その中で酸性粗ガスと酸性気体分が低い洗浄
液との緊密な接触が確保され、洗浄液は導管13を介して吸収カラム11の塔頂
部分に達し、処理するガスに向流で導かれる。吸収領域12は、例えばトレイ(
棚段)、すなわちシーブトレイまたは泡鐘トレイなどを通って、または充填物を
通って実現される。典型的には、20〜34段のトレイが使用される。吸収カラ
ム11の塔頂部分には、洗浄液の揮発性成分の損失を減少するために逆洗浄トレ
イ14の1〜5段が設置される。例えば泡鐘トレイとして形成された逆洗浄トレ
イ14は、コンデンセート導管15を介して水が供給され、これを通って処理し
たガスが導かれる。
H2S、CO2およびメルカプタンを含む流体混合物を、送入口10を介して吸
収カラム11内に導く。吸収カラム内への入口の前に、例えば粗ガスから液滴を
除去するための(図示していない)分離装置を設置することができる。吸収カラ
ム11は、吸収ゾーン12を有し、その中で酸性粗ガスと酸性気体分が低い洗浄
液との緊密な接触が確保され、洗浄液は導管13を介して吸収カラム11の塔頂
部分に達し、処理するガスに向流で導かれる。吸収領域12は、例えばトレイ(
棚段)、すなわちシーブトレイまたは泡鐘トレイなどを通って、または充填物を
通って実現される。典型的には、20〜34段のトレイが使用される。吸収カラ
ム11の塔頂部分には、洗浄液の揮発性成分の損失を減少するために逆洗浄トレ
イ14の1〜5段が設置される。例えば泡鐘トレイとして形成された逆洗浄トレ
イ14は、コンデンセート導管15を介して水が供給され、これを通って処理し
たガスが導かれる。
【0047】
メルカプタンを含む酸性気体成分を十分に除去された天然ガス流は、吸収カラ
ム11を塔頂出口16から出る。導管16中には、殊にカラム11内に逆洗浄ト
レイが設置されていない場合に、(図示していない)分離装置を設置でき、これ
は同伴した洗浄液をガス流から取り除く。
ム11を塔頂出口16から出る。導管16中には、殊にカラム11内に逆洗浄ト
レイが設置されていない場合に、(図示していない)分離装置を設置でき、これ
は同伴した洗浄液をガス流から取り除く。
【0048】
ここに記載した一工程吸収装置の代わりに、二工程法も適用でき、これは例え
ば米国特許(US)第4336233号明細書中の第2図に図示されている。
ば米国特許(US)第4336233号明細書中の第2図に図示されている。
【0049】
酸性気体を含む洗浄液は、吸収カラム11を導管17を介して出て、場合によ
り存在する減圧タービン18および導管18を介して第一減圧カラム20の塔頂
部分に達する。減圧カラム20中で、軽質炭化水素を洗浄液から蒸発除去できる
ように洗浄液の圧力を突然低下させる。これらの炭化水素は、焼却または吸収カ
ラム11に返還できる。しかし、本発明による方法は、吸収カラム11を出た洗
浄液中に吸収された炭化水素の割合が、洗浄液の過剰な使用にもかかわらず非常
に少ないことが特徴である。従って、減圧カラム20から吸収カラム11中への
炭化水素のコストがかかる返還の大部分を行わなくて済む。洗浄液は塔底にある
導管21を介して第一減圧カラム20を出て、他方、蒸発した炭化水素は導管2
2を介して減圧カラム20の塔頂から取り出される。
り存在する減圧タービン18および導管18を介して第一減圧カラム20の塔頂
部分に達する。減圧カラム20中で、軽質炭化水素を洗浄液から蒸発除去できる
ように洗浄液の圧力を突然低下させる。これらの炭化水素は、焼却または吸収カ
ラム11に返還できる。しかし、本発明による方法は、吸収カラム11を出た洗
浄液中に吸収された炭化水素の割合が、洗浄液の過剰な使用にもかかわらず非常
に少ないことが特徴である。従って、減圧カラム20から吸収カラム11中への
炭化水素のコストがかかる返還の大部分を行わなくて済む。洗浄液は塔底にある
導管21を介して第一減圧カラム20を出て、他方、蒸発した炭化水素は導管2
2を介して減圧カラム20の塔頂から取り出される。
【0050】
図示した実施例において、洗浄液は、引き続いて例えば低圧カラム(すなわち
いわゆる低圧フラッシュ)として構成できる第二減圧カラム23に達する。場合
により設置される逆洗トレイ24を通過して導管25を介して揮発性が低い酸性
気体が蒸発する。第二減圧カラム23の塔頂には、塔頂分配装置を有する熱交換
器または凝縮器26を設置でき、これは洗浄液の同伴液滴を減圧カラム内に返還
する。凝縮器26は、場合によりバイパス導管27を通ってバイパスされること
ができる。洗浄液は第二減圧カラム23を導管28を通って出て、ポンプ29を
介して熱交換器30を通ってポンプ輸送され、ここで吸収カラム11に返還すべ
き再生洗浄液の熱を取り去られる。導管28中には中間貯槽31が設置され、こ
の中で場合によりCOSの加水分解が行われる。引き続いて洗浄液はストリッピ
ングカラム32の塔頂部分に達し、この中で洗浄液は気体流、例えば水蒸気と向
流に導かれる。ストリッピングカラム32中で残留した酸性気体部分が洗浄液か
ら除去される。洗浄液はストリッピングカラム32の塔底領域を導管33を介し
て出て、一方ストリップされた酸性気体部分は導管34を介して第二減圧カラム
23の塔底領域に返還される。導管33を通って流出する洗浄液は分配装置35
に達し、ここで洗浄液の一部は導管36を介してリボイラー38に輸送され、こ
れは液を加熱して蒸気として導管39を介してストリプ管内に返還する。洗浄液
の他の部分は、分配装置35から導管37を介してポンプ40に達し、ここで、
バイパス経路41として図示したように減圧タービン18に結合する。減圧ター
ビンはポンプ40の駆動に必要なエネルギーの一部分を供給する。導管42を介
して、再生されて酸性気体分が低い洗浄液は熱交換器30に達し、ここで熱を導
管28を通ってストリッピングカラム内に導かれる洗浄液に渡す。次いで、再生
された洗浄液は、導管43および13を介して吸収カラム11に返還され、ここ
であらためて酸性気体を取り込むことができる。吸収カラムの入口前に別の熱交
換器44を設置することができ、これは洗浄液を必要な導入温度まで冷却する。
同様に、洗浄液を吸収カラム11に入る前に浄化するために、フィルターおよび
その他の(図示していない)浄化装置を設置することができる。
いわゆる低圧フラッシュ)として構成できる第二減圧カラム23に達する。場合
により設置される逆洗トレイ24を通過して導管25を介して揮発性が低い酸性
気体が蒸発する。第二減圧カラム23の塔頂には、塔頂分配装置を有する熱交換
器または凝縮器26を設置でき、これは洗浄液の同伴液滴を減圧カラム内に返還
する。凝縮器26は、場合によりバイパス導管27を通ってバイパスされること
ができる。洗浄液は第二減圧カラム23を導管28を通って出て、ポンプ29を
介して熱交換器30を通ってポンプ輸送され、ここで吸収カラム11に返還すべ
き再生洗浄液の熱を取り去られる。導管28中には中間貯槽31が設置され、こ
の中で場合によりCOSの加水分解が行われる。引き続いて洗浄液はストリッピ
ングカラム32の塔頂部分に達し、この中で洗浄液は気体流、例えば水蒸気と向
流に導かれる。ストリッピングカラム32中で残留した酸性気体部分が洗浄液か
ら除去される。洗浄液はストリッピングカラム32の塔底領域を導管33を介し
て出て、一方ストリップされた酸性気体部分は導管34を介して第二減圧カラム
23の塔底領域に返還される。導管33を通って流出する洗浄液は分配装置35
に達し、ここで洗浄液の一部は導管36を介してリボイラー38に輸送され、こ
れは液を加熱して蒸気として導管39を介してストリプ管内に返還する。洗浄液
の他の部分は、分配装置35から導管37を介してポンプ40に達し、ここで、
バイパス経路41として図示したように減圧タービン18に結合する。減圧ター
ビンはポンプ40の駆動に必要なエネルギーの一部分を供給する。導管42を介
して、再生されて酸性気体分が低い洗浄液は熱交換器30に達し、ここで熱を導
管28を通ってストリッピングカラム内に導かれる洗浄液に渡す。次いで、再生
された洗浄液は、導管43および13を介して吸収カラム11に返還され、ここ
であらためて酸性気体を取り込むことができる。吸収カラムの入口前に別の熱交
換器44を設置することができ、これは洗浄液を必要な導入温度まで冷却する。
同様に、洗浄液を吸収カラム11に入る前に浄化するために、フィルターおよび
その他の(図示していない)浄化装置を設置することができる。
【0051】
導管43、13の領域内に、必要な供給量が再生された洗浄液のみでは到達で
きない場合には、また新しい洗浄液のための(図示していない)導管を設置する
ことができる。
きない場合には、また新しい洗浄液のための(図示していない)導管を設置する
ことができる。
【0052】
供給する洗浄液の量は、ポンプの能力によりおよび(図示していない)弁装置
および絞り弁装置により調節できる。
および絞り弁装置により調節できる。
【0053】
以下には、本発明を実施例により詳細に説明する。
【0054】
実施例:
実施例1:天然ガスの洗浄のためのパイロット装置
吸収カラムおよび洗浄液再生のためのストリッピングカラムから成る天然ガス精
製のためのパイロット装置に、供給ガスとして天然ガス200m3/時間(s.
t.p.)を送入した。圧力6MPa(60バール絶対)および温度40℃で、
供給ガスは下記の酸性成分を含んでいた:H2S9.52%(v/v)、CO2 2.99%(v/v)、およびCH3SH144ppmv。カラムの吸収領域は
、高さ9mのランダム充填物 IMTP25(ノートン社(Firma Norton))から
形成されていた。吸収塔頂温度(すなわち導入する再生洗浄液の温度)は40℃
であった。
製のためのパイロット装置に、供給ガスとして天然ガス200m3/時間(s.
t.p.)を送入した。圧力6MPa(60バール絶対)および温度40℃で、
供給ガスは下記の酸性成分を含んでいた:H2S9.52%(v/v)、CO2 2.99%(v/v)、およびCH3SH144ppmv。カラムの吸収領域は
、高さ9mのランダム充填物 IMTP25(ノートン社(Firma Norton))から
形成されていた。吸収塔頂温度(すなわち導入する再生洗浄液の温度)は40℃
であった。
【0055】
ガスを下記の組成を有する洗浄液0.875m3/時間を用いて処理した:M
DEA38.1質量%、ピペラジン3.5質量%および水58.4質量%。実際
的に完全に再生された洗浄液を使用した。洗浄液の残留負荷は洗浄液1000k
gあたりに酸性気体2m3以下であった。
DEA38.1質量%、ピペラジン3.5質量%および水58.4質量%。実際
的に完全に再生された洗浄液を使用した。洗浄液の残留負荷は洗浄液1000k
gあたりに酸性気体2m3以下であった。
【0056】
吸収カラムの塔頂から取り出された精製ガスは、CO2 0%、H2S5.3
ppmv、CH3SH26ppmvを含んでいた。このように供給ガス中に含ま
れていたCH3SHの84.2%が除去できた。
ppmv、CH3SH26ppmvを含んでいた。このように供給ガス中に含ま
れていたCH3SHの84.2%が除去できた。
【0057】
実施例2:天然ガスの精製のための商業用装置
トレイ20段を有する吸収カラム1基、フラッシュカラム1基およびストリッ
プカラム1基から成る天然ガス精製のための商業用装置に供給ガスとして天然ガ
ス53.625m3/時間(s.t.p.)を送入した。圧力5.77MPa(
57.7バール(絶対))および温度30℃で、供給ガスは下記の酸性成分:H 2 S11.92%(v/v)、CO2 5.86%(v/v)、CH3SH37
ppmv、C2H5OH6.1ppmvおよびC3H7OH3.3ppmvを含
んでいた。吸収塔頂温度は48℃であった。
プカラム1基から成る天然ガス精製のための商業用装置に供給ガスとして天然ガ
ス53.625m3/時間(s.t.p.)を送入した。圧力5.77MPa(
57.7バール(絶対))および温度30℃で、供給ガスは下記の酸性成分:H 2 S11.92%(v/v)、CO2 5.86%(v/v)、CH3SH37
ppmv、C2H5OH6.1ppmvおよびC3H7OH3.3ppmvを含
んでいた。吸収塔頂温度は48℃であった。
【0058】
MDEA33.5質量%、ピペラジン6.5質量%および水60.0質量%の
組成を有するガスを洗浄液180m3/時間で気体を処理した。この場合にも実
質的に完全に再生した洗浄液を使用した。洗浄液の残留負荷はこの場合にも洗浄
液1000kgあたりに酸性気体2m3以下であった。
組成を有するガスを洗浄液180m3/時間で気体を処理した。この場合にも実
質的に完全に再生した洗浄液を使用した。洗浄液の残留負荷はこの場合にも洗浄
液1000kgあたりに酸性気体2m3以下であった。
【0059】
精製ガスは、CO2 0.37%、H2S3.0ppmv、CH3SH2.5
ppmv、C2H5OH1.0ppmvおよびC3H7OH1.0ppmvを含
んでいた。供給ガス中に含まれていたCH3SHの94.4%、C2H5OH8
6.6質量%およびC3H7OH75.6質量%が除去された。
ppmv、C2H5OH1.0ppmvおよびC3H7OH1.0ppmvを含
んでいた。供給ガス中に含まれていたCH3SHの94.4%、C2H5OH8
6.6質量%およびC3H7OH75.6質量%が除去された。
【図1】
一工程洗浄法における本発明による方法の実施例を示す。
10 送入口、 11 吸収カラム、 12 吸収ゾーン、 13 導管、
14 逆洗浄トレイ、 15 コンデンセート導管、 16 塔頂出口、 17
導管、 18 減圧タービン、 19 導管、 20 第一減圧カラム、 2
1 導管、 22 導管、 23 第二減圧カラム、 24 逆洗浄トレイ、
25 導管、 26 凝縮器、 27 バイパス導管、 28 導管、 29
ポンプ、 30 熱交換器、 31 中間貯槽、 32 ストリッピングカラム
、 33 導管、 34 導管、 35 分配装置、 36 導管、 37 導
管、 38 リボイラー、 39 導管、 40 ポンプ、 41 バイパス経
路、 42 導管、 43 導管、 44 熱交換器
14 逆洗浄トレイ、 15 コンデンセート導管、 16 塔頂出口、 17
導管、 18 減圧タービン、 19 導管、 20 第一減圧カラム、 2
1 導管、 22 導管、 23 第二減圧カラム、 24 逆洗浄トレイ、
25 導管、 26 凝縮器、 27 バイパス導管、 28 導管、 29
ポンプ、 30 熱交換器、 31 中間貯槽、 32 ストリッピングカラム
、 33 導管、 34 導管、 35 分配装置、 36 導管、 37 導
管、 38 リボイラー、 39 導管、 40 ポンプ、 41 バイパス経
路、 42 導管、 43 導管、 44 熱交換器
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年7月24日(2001.7.24)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG
,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,
RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,
AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C
H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ
,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,
HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,K
G,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT
,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,
MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,S
E,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT
,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,
ZW
(72)発明者 トーマス エス ホルスト
カナダ国 アルバータ サウス ウェスト
カルガリー 1740−トゥウェンティーフ
ォース ストリート
(72)発明者 クリストフ グロースマン
ドイツ連邦共和国 リンブルガーホーフ
マインシュトラーセ 6
Fターム(参考) 4D020 AA03 AA04 AA08 BA16 BA23
BB03 BC01 BC02 CB08 CB18
CB25 CC09 DA03 DB05 DB07
Claims (13)
- 【請求項1】 メルカプタンおよびその他の酸性気体、殊にはCO2および
/またはH2Sを含む流体流からのメルカプタンの除去のための方法であって、
流体流を、吸収ゾーンならびに抽出ゾーン中において炭素原子2〜12個を有す
る少なくとも1種の脂肪族アルカノールアミンを含む洗浄液と密接に接触させ、
その際、少なくともCO2およびH2Sが実質的に完全に流体流から除去される
ような量の洗浄液を吸収ゾーンならびに抽出ゾーンに供給し、かつ 十分に洗浄された流体流および負荷された洗浄液をたがいに分離しかつ吸収ゾー
ンならびに抽出ゾーンから取り出す、流体流からのメルカプタンの製造方法。 - 【請求項2】 洗浄液が、除去すべき酸性気体に対して過剰な脂肪族アルカ
ノールアミンを含む、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 洗浄液が、アルカーノールアミン10〜70質量%を含む、
請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 洗浄液が、メルカプタンのための物理溶剤を最大5質量%含
む、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 アルカノールアミンとして第三級アルカノールアミンを使用
する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 第三級アルカノールアミンとしてメチルジエタノールアミン
を使用する、請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 洗浄液が、その他に活性化剤として第一級または第二級アミ
ン、殊には第一級または第二級アルカノールアミンまたは飽和5員または6員で
、場合によりOおよびNから選ばれた別のヘテロ原子を有するN−複素環を0〜
20質量%含む、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 活性化剤が、モノエタノールアミン、モノメチルエタノール
アミン、ジエタノールアミン、ピペラジン、メチルピペラジンおよびモルホリン
から成る群から選ばれている、請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 メルカプタンを含む流体流からメルカプタンを除去するため
の、炭素原子2〜12個を有する少なくとも1種の脂肪族アルカノールアミンの
使用。 - 【請求項10】 メルカプタンを含む流体流からメルカプタンを除去するた
めの、少なくとも1種の脂肪族アルカノールアミンおよび活性化剤として役立つ
飽和5員または6員で、場合によりOおよびNから選ばれた別のヘテロ原子を有
する少なくとも1種のN−複素環を含む混合物の使用。 - 【請求項11】 アルカノールアミンが第三級アルカノールアミン、有利に
はメチルジエタノールアミンである、請求項9または10記載の使用。 - 【請求項12】 活性化剤がピペラジンまたはメチルピペラジンである、請
求項10または11記載の使用。 - 【請求項13】 混合物が、メチルジエタノールアミン10〜70質量%、
ピペラジン0.5〜15質量%および水を含む、請求項12記載の使用。
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