JPH0633074A - 炭化水素留分における水銀と砒素の捕集方法 - Google Patents
炭化水素留分における水銀と砒素の捕集方法Info
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- JPH0633074A JPH0633074A JP5108639A JP10863993A JPH0633074A JP H0633074 A JPH0633074 A JP H0633074A JP 5108639 A JP5108639 A JP 5108639A JP 10863993 A JP10863993 A JP 10863993A JP H0633074 A JPH0633074 A JP H0633074A
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Abstract
素の捕集方法であり、水銀は元素形態および/またはメ
ルカプチド形態である。本発明の捕集方法は、仕込原料
を、175 ℃以下の温度(T1 )において、少なくとも1
つの水銀捕集物質(M1 )と接触させること、および得
られた生成物を、水素の存在下、温度(T1 )より高い
かこれと同じであって、かつ130 ℃以上の温度(T2 )
において、砒素捕集物質(M2 )と接触させる。1〜90
バールの圧力で操作を行なう。 【効果】 本発明の方法によると、水素の不存在下
に、水銀捕集物質を用いることができ、水銀および砒素
を高効率で捕集することができる。
Description
含まれている水銀と砒素の捕集方法に関する。この水銀
は、大部分、元素形態および/またはメルカプチド形態
である。この方法は、仕込原料を、175 ℃以下の温度
(T1 )において、少なくとも1つの水銀捕集物質(M
1 )と接触させること、および得られた生成物を、水素
の存在下、温度(T1 )より高いかこれと同じであっ
て、かつ130 ℃以上の温度(T2 )において、砒素捕集
物質(M2 )と接触させることを特徴とする。
水素留分、例えば石油液化ガス、天然ガスと組合わされ
た凝縮物またはナフサ中に存在することが多い汚染物質
である。様々な精製方法および石油化学方法における、
これらの炭化水素留分の有効利用には、装置およびここ
で用いられる触媒の汚染を引起こすという大きな欠点が
ある。例えば蒸気分解のケースが挙げられる。ここにお
いて、水銀および砒素によって汚染された炭化水素の処
理は、分離低温区域において、アルミニウム合金をベー
スとした熱交換器の腐食、および生成したオレフィン系
留分の選択的水素化触媒の被毒を引起こすことがある。
による同様の汚染の問題に出会うことがあり、これらは
水素化処理用触媒の被毒を引起こすことがある。
めの先行方法が知られている。
た。この方法によって炭化水素中に含まれている水銀と
砒素を捕集することができる。この方法は、異なった種
類の物質に対する、2つの連続工程における処理を含ん
でいる。これらは、これもまた異なる操作条件において
操作される。
鉄、ニッケル、コバルトおよびパラジウムからなる群か
ら選ばれる少なくとも1つの金属Mからなる。これはそ
のまま、または好ましくは担体上に担持されて用いられ
る。金属Mは、これ全体の少なくとも50%について、還
元形態でなければならない。好ましくはニッケル、また
はニッケルとパラジウムとの組合わせを用いる。
WO A 90/10684 において、この第一工程の際に、他の砒
素捕集物質を用いることについても記載した。
は、硫黄または金属硫化物を含んでいる。本出願人の特
許US 4,911,825に記載された、水銀と砒素の先行捕集方
法は、下記のように実施される: (1) 水素と、精製される仕込原料とを混合する; (2) 混合物を、第一反応器に必要な温度、したがって、
特許US 4,911,825に記載された物質の場合は130 〜250
℃、特許WO A 90/10684 に記載された物質の場合は180
〜450 ℃で加熱する; (3) 第一反応器において、混合物と砒素捕集物質とを接
触させる。この反応器において、すべての砒素化合物
を、砒素、(AsH3 )に転換し、すべての水銀化合物
を、元素状水銀に転換する。砒素はこの捕集物質によっ
て保持されるが、水銀は保持されない; (4) 砒素が除去された、この第一反応器の流出物を、第
二工程に必要な温度、0〜175 ℃で冷却する; (5) 冷却された混合物が第二反応器に入り、ここで水銀
は、水銀捕集物質によって保持される。
料中の種々の化学形態で存在する砒素および水銀の捕集
に非常に効率的である。第一工程によって、有機水銀種
HgR2 (ここにおいてRは有機基である)を、水素の
存在下、元素状水銀および2HRに転換することができ
る。実際、有機水銀の元素状水銀への転換は、水銀の捕
集に絶対に必要な工程である。
態で非常にわずかな含量の水銀を含んでいる炭化水素仕
込原料にはあまり適していない。先行方法の主な2つの
欠点は、次のものである: (1) 水銀が捕集される前に、水素と仕込原料とを混合す
る必要があること;および (2) この方法の2つの工程間に、炭化水素仕込原料を冷
却しなければならないこと。
は、驚くべきことに、水素の不存在下に捕集されうるこ
とが発見された。本発明のこの新規方法によって、水素
の不存在下に、水銀捕集物質を用いることができ、砒素
の捕集ができ、かつ先行方法に比して、投資額を有意に
低減することができる。
原料に含まれている水銀および砒素の捕集方法であっ
て、水銀は元素形態および/またはメルカプチド形態で
ある方法において、仕込原料を、175 ℃以下の温度(T
1 )において、少なくとも1つの水銀捕集物質(M1 )
と接触させること、および得られた物質を、水素の存在
下、温度(T1 )より高いかこれと同じであって、かつ
130 ℃以上の温度(T2 )において、砒素捕集物質(M
2 )と接触させることを特徴とする方法である。
あってもよい。一般に、炭素原子数が5以下の炭化水素
の場合、気相で操作を行なうのが好ましい。常温常圧の
液体炭化水素留分の場合、この方法は、混合相で操作を
行なってもよいが、液相で実施する。
(M1 )は、砒素捕集物質(M2 )と同一または異なっ
ていてもよい。物質(M1 )が物質(M2 )と異なって
いる時、これらは、硫黄、金属の硫化物、亜鉛または錫
を含んでいる。
リカ−アルミナ、シリカ、ゼオライト、粘土、活性炭、
アルミナセメントからなる群から選ばれる、固体無機担
体または分散剤上に担持された、硫黄または硫黄化合物
からなっていてもよい。
を用いてもよい。同様に、硫黄と金属Pとを含む化合物
を用いてもよい。ここにおいてPは、銅、鉄、銀、およ
び好ましくは、銅または銅−水銀の組合わせからなる群
から選ばれる。金属Pの少なくとも50%は、硫化物の形
態で用いられる。
は、好ましくは、例えばアルミナ、シリカ−アルミナ、
シリカ、ゼオライト、粘土、活性炭、およびアルミナセ
メントからなる群から選ばれる、固体無機担体または分
散剤上に担持された、SnCl2 形態で行なわれる。例
として、特許US 5,062,948およびEP A 433,677に示され
ている方法にしたがって製造された、炭上のSnCl2
を挙げることができる。
カプタンを含んでいる場合、仕込原料と、少なくとも25
重量%の亜鉛を含む物質とを接触させるのが有利である
ことが発見された。
メルカプタン、好ましくは少なくとも75 ppmのメルカプ
タン、有利には少なくとも100 ppm のメルカプタンを含
むという意味である。
重量%の亜鉛を含む物質は、金属亜鉛の形態、酸化亜鉛
および/または熱によって酸化亜鉛に分解することがで
きる亜鉛化合物、例えば炭酸亜鉛あるいはさらにはヒド
ロキシ炭酸亜鉛の形態で、亜鉛を含んでいてもよい。処
理される炭化水素仕込原料が多量のメルカプタンを含ん
でいる場合、亜鉛は有利には、酸化亜鉛および/または
炭酸亜鉛および/またはヒドロキシ炭酸亜鉛、非常に有
利にはヒドロキシ炭酸亜鉛の形態である。
2 )は、本出願人の特許US 4,911,825およびWO A 90/10
684 に記載されているものである。
およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも1
つの金属であって、好ましくは担体上に担持され、全体
の少なくとも50%が還元された形態で用いられるものを
含む;および (2) 砒素捕集物質(M2 )は、ニッケル、コバルト、
鉄、パラジウムおよび白金からなる群から選ばれる少な
くとも1つの金属と、担体上に担持された、クロム、モ
リブデン、タングステンおよびウランからなる群から選
ばれる少なくとも1つの金属を含む。
ルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、ゼオライト、活性
炭、粘土およびアルミナセメントからなる群から選ばれ
る。
または不存在下に、アルミナからなっていてもよいであ
ろう。好ましくはこの担体は、大きな比表面積および十
分な細孔容積を有する。すなわちこれらは各々、少なく
とも50m2 /gと少なくとも0.5 cm3 /g、例えば50〜
350 m2 /gと0.5 〜1.2 cm3 /gである。
する時、これは好ましくは、本出願人の特許EP A 412,8
62に記載されているように、Mg、Ca、Sr、Be、
Mn、Fe、Co、Ni、CuおよびZnの群の少なく
とも1つの金属のアルミン酸塩から選ばれる。
98.5重量%を含む多孔質担体60〜97重量%と、Mg、C
a、Sr、Be、Mn、Fe、Co、Ni、Cuおよび
Znからなる群から選ばれ、かつアルミン酸塩の形態の
アルミナと組合わされた少なくとも1つの金属Aの酸化
物1.5 〜60%とを含む。前記物質はまた、イオン交換に
よって、あるいは担体上の担持によって含浸された酸化
ニッケル3〜40重量%をも含む。
硫化モリブデン、硫化ニッケルと硫化タングステン、お
よび硫化コバルトと硫化モリブデンからなる群から選ば
れてもよい。
である。(M1 )が金属状態のニッケルを含む場合、温
度(T1 )は、0〜130 ℃である。
〜450 ℃、より有利には180 〜390℃であってもよい。
る時、有利には亜鉛をベースとする捕集物質(M1 )を
用いてもよい。この亜鉛をベースとする物質は、もう1
つの水銀捕集物質(M1 )と代えられてもよく、あるい
はもう1つの捕集物質(M1)と捕集物質(M2 )との
間に挿入されてもよく、あるいはもう1つの水銀捕集物
質(M1 )の前に用いられてもよい。亜鉛をベースとす
る物質は、好ましくはもう1つの捕集物質(M1 )の前
に、またはこれの代わりに配置される。
て異なっていても、あるいは同一であってもよい。好ま
しくは2つの反応器は同じ圧力で作動する。操作圧力
は、1〜90バール、好ましくは2〜45バール、より詳し
くは5〜35バールで選ばれる。
度は、1〜50h-1、より詳しくは1〜30h-1である(捕
集物質1容あたり毎時の液体容積)。
質(M2 )1容あたり毎時、例えば1〜500 容(標準条
件におけるガス)である。
は、直列の2つの反応器を用いて実施された。物質(M
1 )が入っている第一反応器(R1 )は、温度(T1 )
で作動し、物質(M2 )が入っている第二反応器
(R2 )は、温度(T2 )で作動する。精製(epuratio
n) テストは、実施例7における反応器(R2 )の場合
以外はすべて、圧力25バールで実施された。内径3cmの
ステンレス鋼製の2つの反応器に、捕集物質50cm3 が装
入された。以下の実施例すべての場合、仕込原料の水銀
と砒素の量が測定された。250 時間の作動後、反応器
(R1 )と反応器(R2 )の流出物の水銀と砒素の量が
測定された。
(M1 )は、アルミナ球上に担持された硫化銅からな
り、これは本出願人の特許US 4,094,777に記載されてい
るように製造された。
ルミナ球上に担持された金属状態のニッケルからなる。
この物質は、本出願人の特許US 4,911,825の実施例1に
記載されている手順にしたがって製造され、かつ還元さ
れたものである。
素およびメルカプタンを含まないナフサ300 l(最終沸
点180 ℃)が、仕込原料の調製のために用いられた。こ
のナフサ30リットルと、金属水銀300 gとを接触させ、
この混合物を、72時間、周囲温度で、閉鎖金属容器で攪
拌した。デカンテーションによって、ナフサ30lを、可
溶性化されていない水銀から分離し、ついで水銀が除去
されたナフサ270 lと混合した。この仕込原料における
金属水銀の濃度は、2,260 ppb である。
h-1、毎時気体容積速度(VVHG)44h-1で実施された。温
度(T1 )および(T2 )は、各々22℃と170 ℃であ
る。反応器(R1 )の後で、水素と仕込原料とを混合し
た。250 時間後、反応器(R1)と反応器(R2 )の出
口における水銀の濃度は、各々45ppb および45ppb であ
る。これらは98%の脱水銀効率を示す。
されているのと同じ条件を用いて実施されたが、ただし
物質(M2 )は存在しない(水素流量はない)。さら
に、グランド・パロワス(Grande Paroisse) 社から販売
されている、酸化亜鉛のペレット(厚さ=5mm、直径=
11mm)を4つに切り、物質(M1 )が入っている反応器
(R1 )の前の反応器(R1 ´)において用いた。反応
器(R1 )および(R1 ´)は、同じ操作条件下に作動
し、これらには同じ容積の触媒が入っている。
よび(R1 )の後の水銀濃度は、各々2253 ppbおよび41
ppbであった。水銀の捕集効率は98.2%である。
れた、金属状態のニッケルからなる物質を、物質
(M1 )および(M2 )として用いた。温度(T1 )お
よび(T2 )は、各々22℃および170 ℃に調節した。実
施例1に記載された条件および仕込原料は、このテスト
については等しい。250 時間のテスト後に調べられた水
銀の量は、(R1)の後は294 ppb であり、(R2 )の
後は288 ppb であった。水銀の捕集効率は87.2%であ
る。
66 ppbの砒素を含む、水銀を含まないナフサを、仕込原
料の製造のために用いた。このナフサ12リットルを、16
0 gの金属水銀と混合し、この混合物を周囲温度で72時
間攪拌した。ついでナフサを過剰の水銀から分離し、つ
いで水銀を含まないナフサ388 lと混合し、2440 ppbの
水銀濃度を有する仕込原料400 lを得る。この仕込原料
を、実施例4〜7で用いた。
テストで用いられた操作条件は、実施例1で示されたも
のと同じであった。250 時間のテスト後、反応器
(R1 )および(R2 )の出口の水銀と砒素の濃度は、
下記のとおりであった:(R1 ):40 ppb(Hg)、62
ppb(As);(R2 ):35 ppb(Hg)、36 ppb(A
s)。水銀と砒素の捕集効率は、各々98.6%と45.5%で
ある。
属ニッケルからなる物質(M2 )が、20℃(T1)およ
び210 ℃(T2 )で用いられた。実施例4に記載された
仕込原料を用いた。このテストについてのその他のあら
ゆる条件は、実施例1と同じであった。250 時間の作動
後の結果は下記のとおりであった:(R1 ):928 ppb
(Hg)、64 ppb(As);(R2 ):920 ppb (H
g)、12 ppb(As)、242 ppm (S)。水銀と砒素の
捕集効率は、各々62.3%と81.8%である。
ppbの水銀を含む仕込原料を、反応器(R1 )および
(R2 )において、金属状態のニッケルからなる物質を
用いて精製した。温度(T1 )および(T2 )を、各々
22℃と210 ℃に固定した。250 時間のテスト後、反応器
(R1 )および(R2 )の後で見られた濃度は下記のと
おりであった:(R1 ):73 ppb(Hg)、62 ppb(A
s);(R2 ):47 ppb(Hg)、<5 ppb(As)。
水銀と砒素の捕集効率は、各々97.3%と>92.4%であ
る。
は、先行実施例と同じ仕込原料を用いて実施された。反
応器(R1 )における物質(M1 )は、実施例1に記載
された硫化銅を含むものと同じである。
作が行なわれた。水素(気体水素流量のVVH に対する比
6)は、周囲温度で全圧50バールで液体流出物に添加さ
れ、ついでこれを、340 ℃の温度(T2 )で物質
(M2 )と接触させた。この実施例で用いられた物質
(M2 )は、プロカタリーズ(Procatalyse) 社から販売
されている触媒HMC 841 である。この触媒は、ニッケル
とモリブデンを含むアルミナ球からなる。触媒は、Eure
cat 社から販売されているSulficat(R) 方法にしたがっ
て、装入される前に予備硫化された。反応器(R1 )お
よび(R2 )の出口で250 時間後に得られた分析結果
は、下記のとおりであった:(R1 ):39 ppb(H
g)、64 ppb(As);(R2 ):39 ppb(Hg)、<
5 ppb(As)。水銀と砒素の捕集効率は、各々98.4%
と>92.4%である。
実施例8〜11は、比較例として示されている。仕込原
料中に含まれている水銀を、限定量捕集することはでき
るが、反応器(R2 )の出口の水銀含量は、良好な捕集
効率が得られるというには大きすぎる。
0 ppb だけが金属水銀形態である)、56 ppbの砒素、お
よび123 ppb のメルカプタンを含む凝縮物を、実施例8
〜11において仕込原料として用いた。この実施例で用
いた物質(M1 )および(M2 )も、操作条件も、実施
例1で示されているものと同じであるが、ただし温度
(T2 )を210 ℃に固定した。250 時間のテスト後、反
応器(R1 )および(R2 )の出口で、下記の結果が得
られた:(R1 ):1811 ppb(Hg)、52 ppb(A
s);(R2 ):1808 ppb(Hg)、11 ppb(As)。
得られた水銀と砒素の浄化効率は、各々11.4%と80.4%
である。
で物質(M1 )として用いた。その他の条件はすべて、
先行実施例の条件と同じものにした。250 時間後、水銀
と砒素の捕集結果は、下記のとおりであった:
(R1 ):1923 ppb(Hg)、54 ppb(As);
(R2 ):1923 ppb(Hg)、7 ppb(As)。得られ
た捕集効率は、5.7 %(Hg)と87.5%(As)であ
る。
度(T1 )で、酸化亜鉛のかたまり(M1 )を加熱して
実施された。その他のテスト条件は、実施例9に記載さ
れたものと同じであった。250 時間のテスト後、下記の
結果が得られた:(R1 ):1891 ppb(Hg)、49 ppb
(As);(R2 ):1888 ppb(Hg)、6 ppb(A
s)。これらの結果は、水銀および砒素の捕集効率各々
7.5 %および90.9%に相当する。
原料の浄化が、物質(M1 )および(M2 )を用いて実
施された。温度(T1 )および(T2 )、および水素の
毎時気体容積流量の液体VVH に対する比(5.5) は、実施
例6と同じである。反応器(R1 )および(R2 )の出
口において、250 時間後、下記の水銀と砒素濃度が得ら
れた:(R1):1798 ppb(Hg)、43 ppb(As);
(R2 ):1787 ppb(Hg)、<5 ppb(As)。捕集
効率は、13.9%(Hg)と>92.4%(As)である。
に、水銀捕集物質を用いることができ、水銀および砒素
を高効率で捕集することができる。
Claims (8)
- 【請求項1】 炭化水素仕込原料中に含まれている水銀
と砒素の捕集方法であって、水銀は元素形態および/ま
たはメルカプチド形態である方法において、仕込原料
を、175 ℃以下の温度(T1 )において、少なくとも1
つの水銀捕集物質(M1 )と接触させること、および得
られた生成物を、水素の存在下、温度(T1 )より高い
かこれと同じであって、かつ130 ℃以上の温度(T2 )
において、砒素捕集物質(M2 )と接触させることを特
徴とする方法であって、1〜90バールの圧力で操作を行
なう方法。 - 【請求項2】 水銀のメルカプチドおよび/またはメル
カプタンを含む仕込原料と、前記仕込原料中に含まれて
いる水銀捕集物質(M1 )とを接触させ、前記物質は、
熱によって酸化亜鉛に分解されうる酸化亜鉛または亜鉛
化合物を含んでおり、前記接触は、砒素捕集物質との接
触の前に実施されることを特徴とする、請求項1による
方法。 - 【請求項3】 元素状水銀の捕集物質(M1 )は、硫
黄、金属亜鉛、パラジウム、塩化錫、硫化銅、硫化鉄、
硫化銀、硫化亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1
つの化合物を含むことを特徴とする、請求項1または2
による方法。 - 【請求項4】 元素状水銀の捕集物質(M1 )は、金属
状態のニッケルを含むこと、および仕込原料と前記物質
との接触温度が0〜130 ℃であることを特徴とする、請
求項1または2による方法。 - 【請求項5】 砒素捕集物質(M2 )は、アルミナ40〜
98.5重量%を含む多孔質担体60〜97重量%と、アルミン
酸塩の形態のアルミナと組合わされた少なくとも1つの
金属Aの酸化物であって、Mg、Ca、Sr、Be、M
n、Fe、Co、Ni、CuおよびZnからなる群から
選ばれる金属の酸化物1.5 〜60%とを含み、前記物質
が、イオン交換または担体上への担持によって含浸され
た酸化ニッケル3〜40重量%をも含むことを特徴とす
る、請求項1〜4のうちの1つによる方法。 - 【請求項6】 砒素捕集物質(M2 )が、金属状態のニ
ッケルを含むことを特徴とする、請求項1〜4のうちの
1つによる方法。 - 【請求項7】 砒素捕集物質(M2 )が、ニッケル、コ
バルト、鉄、パラジウムおよび白金からなる群から選ば
れる少なくとも1つの元素と、クロム、モリブデン、タ
ングステン、およびウランからなる群から選ばれる少な
くとも1つの元素とを含むことを特徴とする、請求項1
〜6のうちの1つによる方法。 - 【請求項8】 前記物質(M2 )が、硫化ニッケルと硫
化モリブデン、硫化コバルトと硫化モリブデン、および
硫化ニッケルと硫化タングステンからなる群から選ばれ
ることを特徴とする、請求項7による方法。
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