JP5815699B2 - 硫化水素を除去する改善された方法 - Google Patents

Description

本発明は、硫化水素を除去する改善された方法に関する。

（関連出願の相互参照）
なし。
（連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載）
該当せず。

本発明は、概して、その中の硫化水素のレベルを除去または低減するための酸性ガスおよび液体炭化水素の処理に関する。炭化水素流中の硫化水素の毒性は、産業において公知であり、その含有量を安全なレベルまで低減するために多大な費用および努力が、毎年費やされている。

大きな製造施設において、酸性ガス流を処理するための再生システムを設置することが、一般的により経済的である。これらのシステムは、典型的に、産生された流体に接触し、硫化水素、ならびに恐らく二酸化炭素およびメルカプタンといった他の毒性材料を選択的に吸収するように、吸収塔において使用される化合物を採用する。次いで、吸収化合物は、システムにおいて再生および再利用される。典型的な硫化水素吸収材料には、アルカノールアミン、ＰＥＧ、ヒンダードアミン、および再生することができる他の種が含まれる。

小さな工場の硫化水素除去のための非再生掃去剤は、１）アルデヒド系、２）金属酸化物系、３）腐食剤系、および４）他のプロセスという、４つの一般的なカテゴリに分類される。非再生化合物による硫化水素の除去において、掃去剤は、硫化水素と反応して、非毒性化合物または化合物を形成し、これは、炭化水素から除去することができる。例えば、ホルムアルデヒドが硫化水素と反応する際、ホルムチオナール（例えば、トリチアン）として既知の化学的化合物が形成される。

先行技術のアルデヒド掃去剤は、典型的に、低分子量アルデヒド、ならびにケトン、およびその付加物を含む。低分子量アルデヒドはまた、米国特許第４，７４８，０１１号に開示されるように、アルキルまたはアルカノールアミンと組み合わされてもよい。他のアルデヒド由来の掃去剤には、米国特許第４，９７８，５１２号に開示されるように、低分子量アルカノールアミンおよびアルデヒドの反応産物が含まれる。ＰＣＴ出願ＷＯ９２／０１４８１号は、あるトリ−置換−ヘキサヒドロ−ｓ−トリアジンを使用して、下水ガス中の硫化物を低減する方法を開示する。独国の参考文献ＤＥ第４０２７３００号は、Ｈ_２Ｓおよびメルカプタンを除去するための再生溶剤を開示する。米国特許第５，３４７，００４号は、１，３，５−アルコキシアルキレンヘキサヒドロトリアジンの使用を開示する。ＰＣＴ出願ＷＯ９１ＵＳ５２３２号は、ヒドロキシアルキルトリアジン掃去剤、具体的には、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリス（２−ヒドロキシエチル）ヘキサヒドロ−ｓ−トリアジンを開示する。米国特許第５，７７４，０２４号は、アルキルトリアジン掃去剤および第４級アンモニウム塩の組み合わせを開示し、第４級アンモニウム塩は、アルキル−トリアジンの有効性を強化する。

米国特許第４，７４８，０１１号明細書 米国特許第４，９７８，５１２号明細書 国際公開第９２／０１４８１号パンフレット 独国特許出願公開第４０２７３００号明細書 米国特許第５，３４７，００４号明細書 米国特許第５，７７４，０２４明細書

このため、炭化水素流体から硫化水素を掃去する改善された方法に対する明らかな必要性および実用性が存在する。本項に説明される技術は、具体的にそのようなものとして示されない限り、本明細書において参照されるいずれの特許、公開物、または他の情報も、本発明に関して「先行技術」であるということを承認することを意図しない。加えて、本項は、研究が行われているということ、または３７ＣＦＲ §１．５６（ａ）に定義されるような他の関連情報が存在しないということを意味すると解釈されるべきではない。

本発明の少なくとも一実施形態は、炭化水素流体から硫化水素を除去するための方法を対象とする。該方法は、流体を、窒素酸化物促進剤とともに製剤化される、有効量の硫化物掃去剤と接触させることを含む。窒素酸化物促進剤の量は、窒素酸化物促進剤の非存在下での掃去剤の掃去作用と比較して、掃去剤の掃去作用を加速させるのに十分である。

本出願の目的上、これらの用語の定義は、以下のとおりである。

「アルキル−トリアジン」は、式：

に従う分子を意味し、式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｔ−ブチル等といった、アルキル基であるか、または、ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨといった置換アルキル基であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、全て、同じ基もしくは１つ以上の異なる基であることが可能である。アルキル−トリアジンには、米国特許第５，７４４，０２４号に開示されるトリアジンが含まれるが、これに限定されない。

「炭化水素流体」は、ケロシン、原油、留出燃料、燃料油、灯油、ディーゼル燃料、ガソリン、ジェット燃料、バンカー燃料油、およびこれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない、主に有機材料を含む、液体またはガスを意味する。

「メチルトリアジン」は、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３が、全てメチル基である、アルキル−トリアジンを意味する。

窒素酸化物」は、式：

に従う組成物を意味し、式中、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３は、１〜３０個の炭素原子を含有する任意のアルキル基であり、環状化合物を含む。

「非再生掃去剤」は、掃去プロセスによって消費される掃去剤を意味する。

「再生掃去剤」は、掃去プロセスによって消費されない掃去剤を意味する。

「促進剤」は、それ自体としては掃去しないが、既知の掃去剤と組み合わされる時、掃去剤の有効性を著しく増加させる組成物を意味する。

「塩」は、通常、溶液中でイオン化する、アニオンおよびカチオンを含む化合物を意味する。

「掃去剤」は、流体媒体中で、限定されないが、硫化水素といった何らかの他の組成物の量を低減する上で有用な、限定されないが、アルキルトリアジンといった組成物を意味する。

上記の定義、または本出願の他の場所で記載される説明が、一般的に使用される意味、辞書における意味、または本出願に参照することによって組み込まれる出典に記載される意味（明示的もしくは暗示的）と矛盾する場合、本出願、および特に請求項の用語は、一般的な定義、辞書定義、または参照することによって組み込まれた定義に従うのではなく、本出願における定義もしくは説明に従って解釈されると理解される。上記を踏まえて、ある用語が、それが辞書によって解釈される場合にのみ理解することができる場合、その用語がＫｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，５ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ（２００５）（Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ Ｗｉｌｅｙ，Ｊｏｈｎ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）によって定義される場合は、この定義が、どのようにその用語が請求項において定義されるべきかを左右するものとする。

少なくとも一実施形態において、炭化水素流体中の硫化水素の量は、窒素酸化物促進剤を伴う、アルキル−トリアジン掃去剤の導入によって低減される。促進剤は、アルキル−トリアジン掃去剤の有効性を増加させる。窒素酸化物は、単一の構成要素であり、塩化物といったハロゲン化物を含有しないため、先行技術の第４級アンモニウム塩促進剤よりも優れている。

促進剤としての窒素酸化物の有効性は、それが、単一の中性化合物であるため、予想外である。少なくとも一実施形態において、促進剤は、掃去剤・促進剤含有組成物の１〜２５％である。

少なくとも一実施形態において、トリアジンの少なくとも一部分は、米国特許第５，７４４，０２４号に説明されるプロセスに従って合成される。

少なくとも一実施形態において、窒素酸化物は、アルキルトリアジンの溶液と混合され、溶剤は、水であることが可能であり、窒素酸化物を有する溶液は、炭化水素流体に導入される。少なくとも一実施形態において、窒素酸化物導入は、アルキル−トリアジン導入と同時である。窒素酸化物促進剤の特性は、いくつかの異なる炭化水素流体において極めて効果的であるようなものである。

先行技術の掃去剤を上回る、掃去剤とともに窒素酸化物促進剤を使用することの１つの利点は、窒素酸化物促進剤が塩ではなく（それがアニオンおよびカチオンの組み合わせではない）、したがって、ハロゲン化物が欠如しており、特に塩化物が欠如しているということである。

少なくとも一実施形態において、掃去製剤は、炭化水素流において使用される。製剤は、溶剤、アルキル−トリアジン、および窒素酸化物を含む。溶剤は、水、アルコール、芳香族溶剤、アルキル−トリアジン、および窒素酸化物を相互に溶媒和する溶剤、ならびにそれらの任意の組み合わせから成るリストより選択される。製剤は、注入ポンプ、または米国特許第５，７４４，０２４号および第５，８４０，１７７号に開示される任意の機構を含むが、これらに限定されない、機械的手段によって、炭化水素流に導入することができる。ガス状炭化水素流体という文脈において、ガスは、掃去製剤を含有する吸収塔を通過してもよい。

少なくとも一実施形態において、炭化水素流体は、液体状態である。少なくとも一実施形態において、炭化水素流体は、ガス状態である。

上述したことは、例解目的で提示され、かつ本発明の範囲を制限することを意図しない、以下の実施例を参照することによって、より良好に理解され得る。

酸性炭化水素流の試料（燃料油）を試験して、促進剤を伴わずに製剤化されるトリアジンに対する、促進剤とともに製剤化されるトリアジンの効率を判定した。試料を、種々の用量のメチルトリアジン掃去剤、促進剤を伴うメチルトリアジン掃去剤で比較的に処理し、種々の試料に対する残留Ｈ_２Ｓの量を記録した。表１は、異なる濃度での本発明の組成物を比較し、表２は、促進された掃去剤を、促進されていない掃去剤と比較し、表３は、経時的に促進剤を伴う、および伴わないメチルトリアジンを比較する。

蒸気空間硫化水素レベルを、ＡＳＴＭ Ｄ５７０５−０３によって説明される手順に従って測定した。試験手順は、６０℃の代わりに約２２℃であった室温で、ケロシン中で試験を実施することにより、表２および３に関して修正した。

このデータは、窒素酸化物の存在が、メチルトリアジン掃去剤が、促進剤を伴わないメチルトリアジンよりも速く、Ｈ_２Ｓのレベルを低減することを可能にするということを実証する。

本発明は、多くの異なる形態において具現化されてもよいが、本発明の具体的な好ましい実施形態が、図面において図示され、本明細書において詳細に説明される。本開示は、本発明の原理の例示であり、例解される特定の実施形態に本発明を制限することを意図しない。本明細書で言及される全ての特許、特許出願、科学論文、および任意の他の参照される資料は、それらの全体として参照することにより組み込まれる。さらに、本発明は、本明細書に説明される、および本明細書に組み込まれる種々の実施形態の一部または全てのいずれの可能な組み合わせも包含する。

上記の開示は、例解的なものであることを意図し、包括的なものであることは意図しない。本説明は、当業者に多くの改変および代替を提唱するであろう。全てのこれらの代替および改変は、請求項の範囲内に含まれることが意図され、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「〜を含むが、これに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ， ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」を意味する。当該技術分野に精通するものは、本明細書に説明される具体的な実施形態に対する他の同等物を認識し得、均等物もまた、請求項によって包含されることが意図される。

本明細書に開示される全ての範囲およびパラメータは、その中に含まれる任意のおよび全ての副範囲、ならびにエンドポイント間のあらゆる数を包含すると理解される。例えば、「１から１０」の記載される範囲は、１という最小値と、１０という最大値との間の（およびそれらを含む）任意のおよび全ての副範囲、即ち、１以上という最小値（例えば、１から６．１）から始まり、１０以下という最大値（例えば、２．３から９．４、３から８、４から７）で終わる、全ての副範囲から、最終的には、範囲内に含有される１、２、３、４、５、６、７、８、９、および１０という各数までを含むと見なされるべきである。

これで、本発明の好ましい、および代替的な実施形態の説明を終了する。当業者は、本明細書に説明される具体的な実施形態に対する他の同等物を認識し得、同等物は、本明細書に添付される請求項によって包含されることが意図される。

Claims (1)

1. 炭化水素流体における硫化水素の量を低減する方法であって、前記流体を有効量の組成物と接触させることを含み、前記組成物は、硫化物掃去剤と、窒素酸化物促進剤と、を含み、窒素酸化物促進剤の量は、前記窒素酸化物促進剤の非存在下での前記掃去剤の掃去作用と比較して、前記掃去剤の掃去作用を加速させるのに十分であり、
   前記硫化物掃去剤が、少なくとも１つの
   （式中、Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ は、アルキル基であり、全て同じ基または１つ以上の異なる基である。）で示されるアルキル−トリアジンである、方法。